S弯隐身喷管可大幅降低航空发动机排气系统的红外辐射强度和电磁散射信号，显著增强飞行器的隐身能力，主要应用于有低可探测性需求的轰炸机、运输机及无人机等。S弯隐身喷管在国外多种型号飞机上已得到实战应用，如B-2战略轰炸机、X-47无人战斗机及“神经元”无人机等，而我国在S弯隐身喷管研究方面仍处于起步阶段。结合国防现代化和武器装备现代化需要，本书系统、全面地论述了S弯隐身喷管的设计方法、气动特性、冷/热态
试验、红外辐射特性计算方法、红外辐射特性试验、电磁散射特性计算方法、电磁散射特性试验以及S弯隐身喷管与航空发动机的相容性特征，可为开展相关研究的科研人员提供较为全面的基础理论和数据支持。本书可为从事隐身飞行器设计及航空发动机排气系统设计的工程技术人员、教师和研究生参考用书。
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第1章 绪论 101.1 引言 10
1.2 S弯隐身喷管研究现状 16
1.3 S弯隐身喷管研究面临的挑战 20
第2章 S弯隐身喷管设计方法 212.1 引言 21
2.2 变截面管道设计的基本理论 212.2.1 基于曲率控制的变截面管道设计方法 21
2.2.2 基于多参数耦合的变截面管道设计方法 23
2.3 S弯隐身喷管型面设计方法 242.3.1 S弯隐身喷管中心线设计 25
2.3.2 S弯隐身喷管沿程截面设计 26
2.3.3 满足低可探测性要求的S弯隐身喷管约束条件 29
2.4 S弯隐身喷管型面生成技术 30
2.5 S弯隐身喷管的流动特性分析 312.5.1 控制方程 31
2.5.2 计算网格划分 33
2.5.3 边界条件 34
2.5.4 S弯隐身喷管流动特性 34
2.6 S弯隐身喷管关键几何参数影响分析 362.6.1 S弯曲线个数对S弯隐身喷管气动性能的影响 37
2.6.2 中心线变化规律对S弯隐身喷管气动性能的影响 41
2.6.3 S弯曲线轴向长度L1/L2对S弯隐身喷管气动性能的影响 48
2.6.4 第一段S弯通道出口面积A1/Ain对S弯隐身喷管气动性能的影响 52
2.6.5 第一弯S弯通道出口宽度W1/D对S弯隐身喷管气动性能的影响 56
2.6.6 第一弯S弯通道纵向偏距ΔY1/L1对S弯隐身喷管气动性能的影响 59
2.6.7 出口宽高比We/He对S弯隐身喷管气动性能的影响 61
2.6.8 长径比L/D对S弯隐身喷管气动性能的影响 65
第3章 S弯隐身喷管气动性能试验 713.1 引言 71
3.2 S弯隐身喷管模型的风洞喷流试验 723.2.1 喷流试验风洞介绍 72
3.2.2 S弯隐身喷管风洞试验模型设计 76
3.2.3 S弯隐身喷管冷喷流壁面流态观察试验 85
3.3 S弯隐身喷管冷态模型试验 863.3.1 S弯隐身喷管冷喷流试验简介 86
3.3.2 S弯隐身喷管试验数据处理 89
3.3.3 S弯隐身喷管气动性能 92
3.4 S弯隐身喷管热态模型试验 1033.4.1 S弯隐身喷管热态试验简介 104
3.4.2 数据处理方法 106
3.4.3 试验结果及分析 107
3.5 S弯隐身喷管冷/热模型试验结果对比 109
3.6 S弯隐身喷管试验技术改进 1103.6.1 TPS校准箱冷喷流引射试验 110
3.6.2 小/微型发动机热喷流试验 111
3.7 试验结果应用 111
第4章 S弯隐身喷管红外辐射特性 1154.1 引言 115
4.2 红外辐射的基本理论 1154.2.1 电磁波基本理论概述 115
4.2.2 固体壁面辐射 116
4.2.3 气体辐射 118
4.2.4 介质中辐射的传输 120
4.3 红外辐射强度计算方法 1234.3.1 介质中辐射传输方程离散 124
4.3.2 固体壁面入射辐射方程离散 125
4.3.3 探测点入射辐射方程离散 128
4.3.4 介质辐射特性计算 130
4.4 S弯隐身喷管红外辐射特性数值模拟 1304.4.1 第一弯出口面积对S弯隐身喷管红外辐射强度影响 130
4.4.2 第一弯纵向偏距对S弯隐身喷管红外辐射强度影响 133
4.4.3 S弯曲线轴向长度对S弯隐身喷管红外辐射强度影响 136
4.4.4 第一弯S弯通道出口宽度对S弯隐身喷管红外辐射强度影响 138
4.4.5 出口宽高比对S弯隐身喷管红外辐射强度影响 141
4.5 S弯隐身喷管红外辐射特性测试 1444.5.1 红外辐射特性测试方法 144
4.5.2 S弯隐身喷管红外辐射特性测试设备 146
4.5.3 S弯隐身喷管红外测试方案 147
4.5.4 试验结果及分析 148
第5章 S弯隐身喷管电磁散射特性 1535.1 引言 153
5.2 电磁散射的基本理论 1555.2.1 Maxwell方程 155
5.2.2 边界条件 157
5.2.3 位函数和波方程 158
5.2.4 坡印廷矢量 159
5.2.5 雷达散射截面 160
5.3 电磁散射中的高频近似算法 1655.3.1 高频近似算法概述 165
5.3.2 迭代物理光学法 167
5.3.3 介质涂覆的计算方法 173
5.3.4 等效边缘电磁流法 177
5.4 电磁散射中的低频算法 1805.4.1 低频算法概述 180
5.4.2 矩量法 182
5.4.3 矩量法求解电场积分方程 185
5.4.4 快速多极子方法 197
5.4.5 多层快速多极子方法 202
5.5 高低频混合算法 2095.5.1 IPO-MOM混合算法 210
5.5.2 算例验证 211
5.6 S弯隐身喷管电磁散射数值模拟 2125.6.1 出口形状及锯齿修形对轴对称收-扩喷管RCS的影响 212
5.6.2 出口形状及锯齿修形对S弯隐身喷管RCS的影响 214
5.6.3 出口宽高比对S弯隐身喷管RCS的影响 217
5.6.4 介质涂覆方案对S弯隐身喷管RCS的影响 220
第6章 S弯隐身喷管电磁散射试验 2256.1 引言 225
6.2 目标电磁散射的测试设备及方法 2266.2.1 微波屏蔽暗室 226
6.2.2 步进频率RCS测试系统 228
6.2.3 测试中的关键技术 230
6.3 电磁试验低散射背景壳体模型制作 2346.3.1 总体方案 234
6.3.2 双S弯隐身喷管低散射壳体制作 234
6.3.3 壳体支架尺寸确定 235
6.3.4 支架横梁和支板结构设计 235
6.3.5 吸波材料的贴附方式 236
6.3.6 双S弯隐身喷管模型制作 238
6.4 试验结果及分析 2396.4.1 测试结果曲线 239
6.4.2 测试模型二维成像 247
第7章 S弯隐身喷管与发动机相容性研究 2547.1 引言 254
7.2 S弯隐身喷管与发动机匹配模型 2547.2.1 响应面法近似建模原理 254
7.2.2 S弯隐身喷管近似模型建立 260
7.3 航空发动机整机仿真模型 266
7.4 S弯隐身喷管对发动机工作特性的影响 274
参考文献 277
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