H.Hu,TetsuoSaga,ToshioKobayashi和NubuyukiTaniguchi[7]利用了平面激光诱导荧光的方法对波瓣喷管后部较近处的外流域进行了实验研究,分析结果表示波瓣喷管同圆形喷管相比其射流部分的层流区域比较短,小规模的湍流现象出现的更为早一些,同时容易很快的出现大范围的强烈混合区域。而且速度值的大小在波瓣喷管的中轴线上减小速率相较于普通的圆形结构的喷管也更大一些。综上所述,波瓣喷管的引射性能要比传统的圆形喷管更为优秀。79985
波瓣喷管结构的红外抑制器主要组成部分为遮挡罩、中心锥体、波瓣喷管以及弯曲混合管等部件[8]。波瓣喷管以及中心锥需要安装固定在直升机发动机的后面,共同构成在主要流体部分的流通管道,速度快温度高的发动机排出的废气将会由此导入到后面混合管。需要在波瓣喷管的外侧安装好混合管,两者内部存在的空隙被用于环境空气次流的引射入口[9]。直升机的红外隐身性能主要受到主流成分及其温度、波瓣喷管的几何形状以及遮挡罩的位置的影响,红外隐身的效果受到各种原因的影响,而且功能上有很大的差别,国内外的研究者在红外抑制器的结构优化方面对于波瓣喷管的各种几何形状以及遮挡罩的位置进行了大量的模拟计算和实验研究,对大尺度结构下流向涡的加强混合原理以及红外抑制器自身固有的引射能力的科研已经达到了比较成熟的阶段并且取得了丰硕的成果。研究在最初阶段集中在分析理论层面,分析引射的特性是通过对于动量的积分仅仅停留在理论层面,可以获得理想情况下引射混合器的引射的量,同主流次流温度以及喷管的几何结构形状等多种影响因素的关系。但是单独的理论分析具有很大的局限性,在很多的实际情况中,类似于流体的粘性、壁面摩擦和由于几何结构引起的流体分离无法充分考虑清楚。因而分析引射喷管的具体参数时就需要利用计算机进行模拟仿真,同时也可以利用实验的方法加以分析研究,再将结果归纳总结出引射特性方程的经验关系式,同时确定各参数。
从以往的数值仿真以及实验结果中可以发现,红外抑制器的工作特性受到许多因素的影响,比如排气孔的布置方式、混合管的几何结构和布置方式、中心锥的几何结构以及波瓣喷管的几何结构。
波瓣喷管的几何结构很有特点,在圆周方向会平均分布着大量的波瓣结构,几何结构参数复杂多样主要包括波瓣高度h和宽度b,波瓣的内外扩张角,波瓣喷管比较直的直管段平均直径d1;弯曲的混合管主要几何参数有弯曲角度,直管段长度lm以及直径dm;中心锥体的结构参数有入口锥的角度,锥体直径d0,出口锥的角度角。
根据以往的实验研究以及模拟仿真的结果,波瓣的几何结构对红外抑制器的工作特性具有很大的影响。在拱门形、低幅正弦和高幅正弦这些种类的波瓣结构里面,性能最好的是拱门形结构的波瓣[10]。论文网
在针对波瓣喷管的结构几何参数对喷管混合器产生的结果情况方面,单勇等人根据三维模拟仿真总结得到波瓣宽度在变大时将引起波瓣出口位置的速度环量减小同时引射流量也将减小,进一步导致了主流次流的混合充分程度下降;这种结构却可以降低混合时候由于流动的影响所导致的能量损耗,提升了总压的恢复系数。根据混合管的规格大小不同,波瓣的各种结构对引射流量所产生的影响也不一样,当混合管的直径比较小的时候,波瓣的扩张角在20°~90°内逐渐升高时,引射流量表现出先提升后降低的走向;当混合管半径比较大的时候,引射的流量将会不断的提升。扩张角的不断变大也将会使速度环量变大,但会引起总压恢复系数的减小,同时增加流动混合损失[11]。