[科普中国]-零攻角

攻角

攻角（英文：Attack Angle ），也称迎角，为一流体力学名词。对于导弹来说，攻角定义速度矢量V在纵向对称面上的投影与导弹纵轴之间的夹角，抬头为正，低头为负，常用符号α表示。

对于实际飞行的导弹来说，由于有侧滑角的存在，攻角就不能如上定义，需要投影到导弹的纵对称平面内，即攻角为速度矢量V在纵向对称面上的投影与导弹纵轴之间的夹角。若导弹的侧滑角为零，则攻角直接为速度矢量V与导弹纵轴之间的夹角。1

零攻角下负法向力现象对正常布局导弹来讲，在零攻角下全弹法向力应为零，即使是LFD数值计算也应是一个接近零的数值，而对带进气道的导弹布局，在导弹零攻角状态下，全弹法向力为负值，这并非是计算误差造成的，因为这种现象在相同类型布局的导弹风洞试验中也同样存在，所以此种布局导弹在零攻角下负法向力特性是真实存在的。这种现象将使全弹典型状态的平飞攻角提高1度~2度，使全弹巡航阻力增加，影响总体战术指标，因此应消除或尽量减小这种特性的影响。

导弹在零攻角飞行时，由于气动部件的相互干扰，最终表现出负法向力的特性，特别是进气道表面的负法向力较大，将对导弹产生不利影响，因此应对进气道部分进行修正。初步考虑，如果在不影响舵面安装及进气道内部结构的情况下，将进气道上表面做成一个有较小倾角的斜面，可以降低进气道上表面的压力，从而可能改变进气道上下表面压差，同时可以减小结构重量，但是会增大进气道表面积，可能会引起阻力的增加，需要进一步验证。2

弧形翼-身组合体零攻角流场近几十年里，世界各国都在广泛研究采用弧形翼结构的射弹。采用弧形翼结构能够为管式发射提供良好的装配优点，大大节省了发射空间和提高了武器系统的发射精度。但是由于弧形翼结构的几何小对称性，导致了其气动力特性与常规翼型的差别。弧形翼典型的气动力反常现象表现在：零攻角时存在自诱导滚转力矩，马赫数1附近的滚转反向，带攻角时的侧向力和侧向力矩，以及滚转一偏航祸介等。传统的分析手段一直不能精确地分析弧形翼结构的所有气动力特性，如使用弧形翼的投影而积只能进行初步的分析，但是不能够确定滚转力矩和侧向力或侧向力矩。随着计算机硬件和软件的高速发展，以及各种新型计算方法的出现，使得计算流体动力学技术已成为研究弧形翼结构流场信息的一种手段。

C.P.Tilmann和Harris L. Edge等人采用周期性边界条件，研究了单片弧形翼-身组合体的流场结构，但没有考虑翼-翼之间的干涉。郑健等针对四片弧形翼-身组合体模型，进行了零攻角飞行状态下的数值模拟计算，得到了较为满意的流场计算结果。为正确理解弧形翼零攻角飞行状态下的空气动力学特性提供了帮助，同时也为弧形翼射弹的工程设计提供了相应的理论指导。3

零攻角NADTPS重构高超声速流场无烧蚀自适应减阻防热新概念(Non-ablationand Adaptive Drag-reduction and Thermal ProtectionSystem，简称为NADTPS)利用支杆一钝头体结构重构流场，其基本结构和工作原理如图所示。NADTPS新概念将钝头体头部设置为空腔盛放冷却液，吸收钝头体部位的气动热形成一定压力的蒸气；蒸气沿空心支杆流至头部，通过侧向喷口形成射流进入外流场；蒸气在支杆端部产生对流换热，带走支杆头部吸收的气动加热对其进行重点防护，避免支杆结构的烧蚀或损毁，维持其重构流场的基本功能：射流气体可以进一步缓解钝头体部位的气动热。NADTPS利用钝头体的气动热，并通过高超声速来流、气动加热、射流强度等形成正反馈机制，达到自适应控制的效果，从而构成一套结构无烧蚀、自适应匹配控制的减阻和防热系统。NADTPS基本特点在于：利用支杆结构重构流场变弓形头激波为锥激波，大幅降低激波阻力；通过侧向射流重点防护支杆头部，并且在带攻角飞行时可以将激波吹离轴线，控制流动形式并适应带攻角情形；利用气动加热藕合结构传热，构成自适应控制机制；总体而言无需附加动力，系统和结构简单，具有较大的发展潜力和应用前景。

韩桂来等对零攻角下NADTPS重构流场基础问题展开研究，通过对比不同支杆长度、不同来流马赫数和声速侧向射流作用下的流场结构和气动力/热特性，总结流场基本结构和特征以及各种参数的影响规律;与球头的气动力/热特性进行比较，突出NADTPS的减阻和防热优势，并分析其减阻和防热的机理和控制因素。4