不同迎角下脊形前体绕流数值模拟研究

陈 浩，袁先旭，毕 林，华如豪，司芳芳，唐志共，傅亚陆，*

(1. 空气动力学国家重点实验室，绵阳 621000；2. 中国空气动力研究与发展中心，绵阳 621000)

0 引 言

新一代高机动飞行器研发过程中，更高的战技性能需求也给空气动力学研究提出了许多新的挑战。例如，国际上的第五代战斗机[1-2]有许多区别于以往战机的重要技术特点，其中最重要的有隐身(Stealth)、超声速巡航(Supersonic Cruise)、超机动飞行性能(Supermaneuverability)和短距起降性能(Short takeoff and landing)，统称为“4S”能力。“4S”性能的实现不仅需要高性能的推力矢量技术，还需要优良的气动布局以及对大迎角状态下前体涡演化的理解和控制。

目前，先进战斗机如F-22和F-35均采用脊形前体，以降低可探测性和实现良好的超声速性能。脊形前体的脊形边缘能吸收雷达波，有效减少雷达散射截面积（RCS），同时，脊形前体高度混合外形也有利于超高速飞行。此外，由于脊形前体的背风流场的涡结构很强[3]，且较稳定，与机翼前缘涡相互干扰，常常能够延迟机翼的完全失速[4]，增加最大升力，并能在有侧滑时提供稳定的滚转力矩，因此提高了飞机的横向稳定性。著名的Su-27飞机的“眼镜蛇”机动就是利用上述原理提升的横向/方向稳定性来扩大其大迎角性能，度过机翼失速[5]。此外，稳定的涡流场也能提高飞机平飞和大迎角飞行时的横向/方向稳定性[6]。

1963年，脊形前体首次用在洛克希德A-12侦察机（Lockheed A-12）上，后续逐步推广应用于YF-12直升机、D-21无人侦察机和SR-71侦察机[7]。尽管国外对脊形前体的静态气动特性已开展了大量研……