[科普中國]-零攻角

攻角

攻角（英文：Attack Angle ），也稱迎角，為一流體力學名詞。對于導彈來說，攻角定義速度矢量V在縱向對稱面上的投影與導彈縱軸之間的夾角，抬頭為正，低頭為負，常用符號α表示。

對于實際飛行的導彈來說，由于有側滑角的存在，攻角就不能如上定義，需要投影到導彈的縱對稱平面內，即攻角為速度矢量V在縱向對稱面上的投影與導彈縱軸之間的夾角。若導彈的側滑角為零，則攻角直接為速度矢量V與導彈縱軸之間的夾角。1

零攻角下負法向力現(xiàn)象對正常布局導彈來講，在零攻角下全彈法向力應為零，即使是LFD數(shù)值計算也應是一個接近零的數(shù)值，而對帶進氣道的導彈布局，在導彈零攻角狀態(tài)下，全彈法向力為負值，這并非是計算誤差造成的，因為這種現(xiàn)象在相同類型布局的導彈風洞試驗中也同樣存在，所以此種布局導彈在零攻角下負法向力特性是真實存在的。這種現(xiàn)象將使全彈典型狀態(tài)的平飛攻角提高1度~2度，使全彈巡航阻力增加，影響總體戰(zhàn)術指標，因此應消除或盡量減小這種特性的影響。

導彈在零攻角飛行時，由于氣動部件的相互干擾，最終表現(xiàn)出負法向力的特性，特別是進氣道表面的負法向力較大，將對導彈產生不利影響，因此應對進氣道部分進行修正。初步考慮，如果在不影響舵面安裝及進氣道內部結構的情況下，將進氣道上表面做成一個有較小傾角的斜面，可以降低進氣道上表面的壓力，從而可能改變進氣道上下表面壓差，同時可以減小結構重量，但是會增大進氣道表面積，可能會引起阻力的增加，需要進一步驗證。2

弧形翼-身組合體零攻角流場近幾十年里，世界各國都在廣泛研究采用弧形翼結構的射彈。采用弧形翼結構能夠為管式發(fā)射提供良好的裝配優(yōu)點，大大節(jié)省了發(fā)射空間和提高了武器系統(tǒng)的發(fā)射精度。但是由于弧形翼結構的幾何小對稱性，導致了其氣動力特性與常規(guī)翼型的差別?；⌒我淼湫偷臍鈩恿Ψ闯，F(xiàn)象表現(xiàn)在：零攻角時存在自誘導滾轉力矩，馬赫數(shù)1附近的滾轉反向，帶攻角時的側向力和側向力矩，以及滾轉一偏航禍介等。傳統(tǒng)的分析手段一直不能精確地分析弧形翼結構的所有氣動力特性，如使用弧形翼的投影而積只能進行初步的分析，但是不能夠確定滾轉力矩和側向力或側向力矩。隨著計算機硬件和軟件的高速發(fā)展，以及各種新型計算方法的出現(xiàn)，使得計算流體動力學技術已成為研究弧形翼結構流場信息的一種手段。

C.P.Tilmann和Harris L. Edge等人采用周期性邊界條件，研究了單片弧形翼-身組合體的流場結構，但沒有考慮翼-翼之間的干涉。鄭健等針對四片弧形翼-身組合體模型，進行了零攻角飛行狀態(tài)下的數(shù)值模擬計算，得到了較為滿意的流場計算結果。為正確理解弧形翼零攻角飛行狀態(tài)下的空氣動力學特性提供了幫助，同時也為弧形翼射彈的工程設計提供了相應的理論指導。3

零攻角NADTPS重構高超聲速流場無燒蝕自適應減阻防熱新概念(Non-ablationand Adaptive Drag-reduction and Thermal ProtectionSystem，簡稱為NADTPS)利用支桿一鈍頭體結構重構流場，其基本結構和工作原理如圖所示。NADTPS新概念將鈍頭體頭部設置為空腔盛放冷卻液，吸收鈍頭體部位的氣動熱形成一定壓力的蒸氣；蒸氣沿空心支桿流至頭部，通過側向噴口形成射流進入外流場；蒸氣在支桿端部產生對流換熱，帶走支桿頭部吸收的氣動加熱對其進行重點防護，避免支桿結構的燒蝕或損毀，維持其重構流場的基本功能：射流氣體可以進一步緩解鈍頭體部位的氣動熱。NADTPS利用鈍頭體的氣動熱，并通過高超聲速來流、氣動加熱、射流強度等形成正反饋機制，達到自適應控制的效果，從而構成一套結構無燒蝕、自適應匹配控制的減阻和防熱系統(tǒng)。NADTPS基本特點在于：利用支桿結構重構流場變弓形頭激波為錐激波，大幅降低激波阻力；通過側向射流重點防護支桿頭部，并且在帶攻角飛行時可以將激波吹離軸線，控制流動形式并適應帶攻角情形；利用氣動加熱藕合結構傳熱，構成自適應控制機制；總體而言無需附加動力，系統(tǒng)和結構簡單，具有較大的發(fā)展?jié)摿蛻们熬啊?/p>

韓桂來等對零攻角下NADTPS重構流場基礎問題展開研究，通過對比不同支桿長度、不同來流馬赫數(shù)和聲速側向射流作用下的流場結構和氣動力/熱特性，總結流場基本結構和特征以及各種參數(shù)的影響規(guī)律;與球頭的氣動力/熱特性進行比較，突出NADTPS的減阻和防熱優(yōu)勢，并分析其減阻和防熱的機理和控制因素。4