先進戰(zhàn)斗機武器內(nèi)埋發(fā)展趨勢與關(guān)鍵氣動問題

金 鑫，楊黨國，蔡廣平，吳繼飛，徐來武，劉付生2，

(1. 中國航空工業(yè)集團 成都飛機設(shè)計研究所，成都 610091；2. 中國空氣動力研究與發(fā)展中心 空氣動力學(xué)國家重點實驗室，綿陽 621000；3. 中國空氣動力研究與發(fā)展中心 高速空氣動力研究所，綿陽 621000；4. 清華大學(xué) 航天航空學(xué)院，北京 100084)

0 引 言

新世紀(jì)以來，隨著新型作戰(zhàn)模式的轉(zhuǎn)變發(fā)展和智能化快速作戰(zhàn)能力的迫切需求，以美俄為首的世界各軍事強國都非常重視發(fā)展空軍和海軍的空中武器裝備。在軍事需求和國家安全牽引下，以打贏信息化智能化戰(zhàn)爭為戰(zhàn)略目標(biāo)，各軍事強國大力開展飛行新概念、新技術(shù)、新作戰(zhàn)模式空中武器裝備論證研制工作，發(fā)展了以F-22、F-35 和T-50 戰(zhàn)機為代表的一系列具有隱身功能的新型戰(zhàn)斗機。

出于高機動性、高敏捷性、高氣動效率、低阻力特性、超視距作戰(zhàn)能力、超聲速巡航能力、良好隱（聲）身性能等追求，美國F-22 和F-35、俄羅斯T-50等均采用了武器內(nèi)埋技術(shù)。武器內(nèi)埋不僅能降低飛機的雷達反射面積，提高作戰(zhàn)生存率；而且能有效減小飛機飛行阻力，特別是超聲速飛行時的波阻，增加作戰(zhàn)航程，提高飛行速度。因此，武器內(nèi)埋技術(shù)成為了國際上新型先進戰(zhàn)斗機、遠程轟炸機和未來無人作戰(zhàn)飛機等必須采用的關(guān)鍵技術(shù)，是實現(xiàn)技戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)、提高作戰(zhàn)效能的基本前提，有著非常重要的地位和廣闊的應(yīng)用前景。

然而，內(nèi)埋武器投放分離過程中，武器艙將演變成（帶艙門）大尺度空腔。高速飛行條件下（0.6≤Ma≤2.0），武器艙繞流會不可避免地出現(xiàn)流動分離、剪切層不穩(wěn)定、波/渦/剪切層干擾[1]，當(dāng)滿足一定條件時還會出現(xiàn)流激振蕩和聲腔共鳴現(xiàn)象。武器艙內(nèi)壓力脈動劇烈，噪聲環(huán)境惡劣，易導(dǎo)致武器艙及內(nèi)埋武器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)振動，艙門打不開或關(guān)不上，武器出艙時出現(xiàn)俯仰、偏擺等非預(yù)期運動，產(chǎn)生以下嚴(yán)重后果：1）艙內(nèi)電控系統(tǒng)工作失靈失效，影響武器系統(tǒng)的有效控制；2）影響武器出艙和投放分離，危及飛機安全；3）武器艙及內(nèi)埋武器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)疲勞甚至破壞，縮短使用壽命，增加維護成本；4）降低內(nèi)埋武器瞄準(zhǔn)精度和飛機的操穩(wěn)品質(zhì)，進而影響作戰(zhàn)效能。

本文針對先進戰(zhàn)斗機內(nèi)埋武器系統(tǒng)研制需求，重點分析了武器內(nèi)埋的關(guān)鍵技術(shù)難點，并介紹了國內(nèi)外的主要研究進展，指出了未來需要深入研究的問題。

1 國內(nèi)外武器內(nèi)埋戰(zhàn)斗機發(fā)展情況

美國在20 世紀(jì)50 年代研發(fā)的超聲速截擊機F-106 上采用了武器內(nèi)埋方式攜帶空空導(dǎo)彈，開展了武器內(nèi)埋相關(guān)問題的研究；70 年代開始對內(nèi)埋武器艙技術(shù)開展系統(tǒng)而深入的全面研究。美國國家航空航天局（NASA）[2-5]和阿諾德工程發(fā)展中心（AEDC）[6-9]開展了內(nèi)埋武器問題研究，母機模型采用F-111 飛機1∶15 縮比模型，武器模型采用B-43、B-57 的1∶15 縮比模型（見圖1），在洛克希德CFWT 設(shè)備和AEDC-4T設(shè)備中進行了F-22 內(nèi)埋武器艙氣動和武器分離風(fēng)洞試驗研究（見圖2），建立了完備的地面試驗數(shù)據(jù)庫。另外，美國空軍軍械技術(shù)實驗室（AFATL）[10-11]、空軍飛行動力實驗室（AFFDL）[12-15]、空軍科學(xué)研究局（AFOSR）[16-17]、海軍水面武器中心（NSWC）[18]、空軍研究實驗室（AFRL）[19]以及空軍武器實驗室（AFWAL）[20-22]等多家軍方單位也對內(nèi)埋武器艙問題開展了相關(guān)研究，建立了以風(fēng)洞試驗為主的研究體系，對內(nèi)埋武器艙系統(tǒng)氣動問題進行全面深入的研究，并開展大量飛行試驗綜合驗證工作。其取得的研究成果為美國先進轟炸機和戰(zhàn)斗機內(nèi)埋武器艙系統(tǒng)關(guān)鍵氣動問題的解決提供了有力的技術(shù)支持。

圖1 F-111 內(nèi)埋武器分離風(fēng)洞試驗[8]Fig. 1 Separation test of F-111 internal weapons bay[8]

圖2 F-22 內(nèi)埋武器分離風(fēng)洞試驗[9]Fig. 2 Separation test of F-22 internal weapons bay[9]

美國雖然成功研制了全球最先進的F-22 和F-35戰(zhàn)機，并已列裝，但這兩型飛機仍存在武器艙及內(nèi)埋武器系統(tǒng)振動與噪聲問題。如F-22 戰(zhàn)機武器艙及艙門壁板在聲疲勞試驗中出現(xiàn)了裂紋[23]（見圖3 和圖4）。2013 年1 月美國國防部作戰(zhàn)試驗與鑒定部發(fā)布了F-35 戰(zhàn)機的測評報告，指出因F-35A 戰(zhàn)機內(nèi)埋武器艙艙門結(jié)構(gòu)強度問題，該機2012 年部分測試點試飛計劃被延遲；F-35B 戰(zhàn)機在內(nèi)埋武器艙疲勞試驗中結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂紋，試驗被迫中止。

圖3 F-22 內(nèi)埋武器艙振動噪聲試驗[23]Fig. 3 Noise and vibration test of F-22 internal weapons bay[23]

圖4 F-22 內(nèi)埋武器艙門壁板聲疲勞裂紋[23]Fig. 4 Acoustical fatigue of F-22 internal weapons bay[23]

俄羅斯在先進戰(zhàn)機內(nèi)埋武器艙研制方面也取得了突破。T-50 戰(zhàn)機武器全部內(nèi)埋，內(nèi)置3 個武器艙，實現(xiàn)了氣動特性和雷達隱身綜合性能，雷達可探測性大大降低，具備隱身性能好、起降距離短、機動敏捷性強、超聲速巡航等特點。預(yù)計到2025 年，俄羅斯將用T-50 全部替換米格-29 和蘇-27 飛機。同時俄羅斯還在進行先進無人機的研制，米格公司已推出“電鰩”噴氣式隱身無人戰(zhàn)斗機（武器采用內(nèi)埋裝載方式）。歐洲六國（法國、西班牙、意大利、希臘、瑞典和瑞士）歷時5 年研制的“神經(jīng)元”隱形無人戰(zhàn)機，于2012 年在法國南部的伊斯特爾空軍基地首飛成功。該機采用飛翼氣動布局，進氣道和尾噴口都采用了隱形設(shè)計，機身覆蓋隱身涂層，武器采用內(nèi)埋技術(shù)。2010 年7 月，韓國與印尼達成了共同開發(fā)下一代隱身戰(zhàn)斗機KFX 的意向，并于三年后，首次公布了其內(nèi)埋武器艙和電子系統(tǒng)的最新設(shè)計成果。2013 年2 月，印度在航展上展示了其最新的四代機AMCA 概念設(shè)計，該機構(gòu)型與美國的F-22 戰(zhàn)機類似，采用了武器內(nèi)埋技術(shù)。

為了適應(yīng)國際復(fù)雜的環(huán)境，我國也在加緊開展武器內(nèi)埋戰(zhàn)機研制，同樣也面臨武器內(nèi)埋技術(shù)關(guān)鍵問題，亟需解決。從公開發(fā)表的文獻來看，20 世紀(jì)90 年代我國就有部分學(xué)者對空腔和內(nèi)埋武器艙問題進行了研究。一些高校和科研機構(gòu)圍繞先進戰(zhàn)斗機內(nèi)埋武器艙復(fù)雜流動、振動噪聲難題及內(nèi)埋武器系統(tǒng)功能實現(xiàn)性、結(jié)構(gòu)安全性等問題開展了大量研究[24-42]，獲得的某機武器艙馬赫數(shù)2.0 以下的試驗結(jié)果表明，武器艙內(nèi)噪聲總聲壓級約為145～170 dB，遠高于《軍用飛機結(jié)構(gòu)強度規(guī)范》（GJB 67A-2008）要求（即噪聲總聲壓級大于140 dB 時就需要進行結(jié)構(gòu)動強度分析和聲疲勞試驗）。高強度噪聲載荷將對武器艙結(jié)構(gòu)安全和使用壽命產(chǎn)生不利影響。為此中國空氣動力研究與發(fā)展中心聯(lián)合飛機設(shè)計單位共同構(gòu)建了戰(zhàn)斗機內(nèi)埋武器艙流動/振動/噪聲多場耦合試驗?zāi)M平臺和仿真技術(shù)，揭示了馬赫數(shù)2.0 以下的武器艙復(fù)雜流動和聲振載荷產(chǎn)生機理，并提出了工程實用的武器艙振動噪聲控制對策，為建立武器內(nèi)埋技術(shù)研發(fā)體系和地面評估手段奠定了堅實的研究基礎(chǔ)，在促進我國先進戰(zhàn)斗機裝備研制水平、生存能力、實戰(zhàn)能力的快速提升方面起到了積極作用。

2 戰(zhàn)斗機內(nèi)埋武器系統(tǒng)設(shè)計要求

內(nèi)埋武器系統(tǒng)設(shè)計成功與否直接關(guān)系到戰(zhàn)斗機的戰(zhàn)斗力生成和作戰(zhàn)效能的有效發(fā)揮。隨著現(xiàn)代先進戰(zhàn)斗機的戰(zhàn)技指標(biāo)和內(nèi)埋武器系統(tǒng)使用條件、適應(yīng)邊界的不斷提升，內(nèi)埋武器系統(tǒng)有了更嚴(yán)苛更復(fù)雜的設(shè)計要求。

2.1 內(nèi)埋武器系統(tǒng)設(shè)計總體方案

內(nèi)埋武器系統(tǒng)設(shè)計總體方案：

1）選擇合適的武器艙幾何尺寸和形狀，滿足武器裝載方案、懸掛裝置、電氣接口和機械接口以及維護間隙檢查等要求；

2）武器排列和安裝方法要使載機和武器的使用包線大，滿足分離安全和投放精度要求；

3）優(yōu)化的武器裝載、投放使用能力，有利于減少任務(wù)準(zhǔn)備時間和再次出動時間，并且達到良好的綜保水平，具備維護工作量小等特點。

2.2 內(nèi)埋武器艙設(shè)計要求

內(nèi)埋武器艙幾何構(gòu)型、外形參數(shù)、結(jié)構(gòu)形式和艙門開閉方式等結(jié)構(gòu)完整性設(shè)計，會影響到內(nèi)埋武器的投放安全、飛機性能、穩(wěn)定性和操縱性，甚至影響到進氣道性能。因此，內(nèi)埋武器艙設(shè)計初期就需要考慮武器艙總體、氣動、載荷、結(jié)構(gòu)、強度、控制等一體化設(shè)計要求，減少武器艙掛載和作戰(zhàn)使用中的武器分離、顫振和振動、噪聲（疲勞）等問題。否則，在戰(zhàn)斗機飛行試驗后或服役過程中才暴露這些嚴(yán)重問題，將給飛機的設(shè)計和使用帶來顛覆性和反復(fù)性問題。

2.3 內(nèi)埋武器系統(tǒng)設(shè)計要求

內(nèi)埋武器裝載要求：武器構(gòu)型多，武器幾何尺寸、舵面控制、穩(wěn)定性對武器艙振動和噪聲環(huán)境提出要求。

內(nèi)埋武器使用要求：包線范圍大、大過載、高馬赫數(shù)，面臨諸多嚴(yán)酷的載荷作用環(huán)境，對結(jié)構(gòu)安全性提出要求。

內(nèi)埋武器功能要求：任務(wù)載荷變化，不局限于導(dǎo)彈、炸彈，還有雷達、電子戰(zhàn)吊艙。

內(nèi)埋武器發(fā)射要求：全向打擊發(fā)射、高效彈射裝置、清潔能源、變彈射力、折疊彈翼等。

因此，機/彈/掛架/發(fā)射系統(tǒng)的綜合集成設(shè)計成為未來內(nèi)埋武器系統(tǒng)設(shè)計和提升作戰(zhàn)性能的必然趨勢。此外，載機平臺作戰(zhàn)使命決定了內(nèi)埋武器的主要性能指標(biāo)，小型化、智能化、多功能化、高密度裝載成為內(nèi)埋武器的發(fā)展方向，在內(nèi)埋武器系統(tǒng)設(shè)計中可采用“設(shè)計-使用-再設(shè)計”螺旋式研制技術(shù)，以實現(xiàn)內(nèi)埋武器系統(tǒng)綜合功能要求[43]。

3 關(guān)鍵氣動問題主要特征

先進戰(zhàn)斗機內(nèi)埋武器艙流場是復(fù)雜流動的典型代表之一，主要存在三個典型特征：一是強耦合。多尺度旋渦結(jié)構(gòu)、復(fù)雜波系相互干擾、剪切層不穩(wěn)定是武器艙空腔高速流動的典型特征，是誘發(fā)強烈噪聲的根本原因。流場和聲場之間的強耦合作用于武器艙結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致武器艙出現(xiàn)聲振耦合現(xiàn)象。二是預(yù)測難。高速條件下武器艙內(nèi)流動呈現(xiàn)非定常，誘發(fā)的武器艙噪聲和結(jié)構(gòu)振動也呈現(xiàn)非定常、非線性，導(dǎo)致武器艙流動/振動/噪聲特性預(yù)測方法難建立。三是控制難。實現(xiàn)武器艙流動/振動/噪聲同時控制，必須厘清武器艙復(fù)雜流動/振動/噪聲產(chǎn)生機理，才能建立有效的控制措施；但武器艙振動與噪聲產(chǎn)生機理復(fù)雜，流聲/聲振耦合作用強，這導(dǎo)致難以同時實現(xiàn)武器艙流控-減振-降噪的控制，如圖5 所示。

圖5 內(nèi)埋武器系統(tǒng)關(guān)鍵氣動問題Fig. 5 Key aerodynamic problems of internal weapons system

面臨的主要問題如下：

1）內(nèi)埋武器系統(tǒng)復(fù)雜流動問題。高速氣流流經(jīng)不同形式的武器艙時，可能會形成完全不同的流動方式。一般而言，武器艙流動可以分為“開式流動”、“過渡式流動”和“閉式流動”三種典型流動狀態(tài)。對于“開式流動”，氣流將直接跨過武器艙向后流動，艙內(nèi)靜壓梯度較小，此時武器艙對周圍流場干擾較小。從內(nèi)埋武器氣動力特性方面考慮，該類武器艙流場較適合內(nèi)埋武器分離，且對全機氣動力特性影響較小。而對于“閉式流動”，氣流將在武器艙前緣發(fā)生分離，在艙底前段再附，之后在武器艙后壁附近再次分離，艙內(nèi)壓力梯度較大。武器從該類武器艙流場分離時往往會產(chǎn)生較大的抬頭力矩，不利于武器安全分離；另外，該類武器艙流場還將使全機阻力大大增加，并可能影響飛機的操縱性和穩(wěn)定性。“過渡式流動”則介于“開式流動”與“閉式流動”兩者之間。工程上，除了氣動特性因素之外，武器艙設(shè)計還需綜合考慮總體、結(jié)構(gòu)、武器類型、發(fā)射方式等要求，故不同作戰(zhàn)任務(wù)的飛機武器艙可能對應(yīng)不同的流動類型。

圍繞這一問題的研究集中于兩個方面：一是關(guān)于武器艙復(fù)雜流動影響因素和演化機理等的研究；二是探尋降低艙內(nèi)壓力梯度的主/被動流動控制措施，改善艙內(nèi)流動。

2）內(nèi)埋武器系統(tǒng)振動與噪聲問題。內(nèi)埋武器艙流場結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜，流動呈高度的非平穩(wěn)隨機性，伴隨一系列的波/渦/剪切層相互干擾和耦合，誘發(fā)武器艙內(nèi)部及周圍產(chǎn)生強烈的氣動噪聲。然而，“開式流動”、“過渡式流動”和“閉式流動”三種流動類型的武器艙內(nèi)的振動與噪聲量級一般差別較小，但頻率特性不同。“開式流動”武器艙內(nèi)存在嚴(yán)重的流激振蕩聲模態(tài)，聲腔耦合放大導(dǎo)致艙內(nèi)出現(xiàn)多個聲壓峰值激振頻率，且容易引起局部結(jié)構(gòu)強烈振動，更容易發(fā)生共振；“過渡式流動”武器艙內(nèi)同樣也存在流激振蕩聲模態(tài)，但聲模態(tài)往往階數(shù)較少；“閉式流動”武器艙內(nèi)幾乎沒有流激振蕩聲模態(tài)，但因其艙深度很淺，一般的武器艙不采用此種結(jié)構(gòu)形式。武器艙高速復(fù)雜流動和結(jié)構(gòu)振動產(chǎn)生的、作用于結(jié)構(gòu)表面的脈動壓力載荷，可引起武器艙及內(nèi)埋武器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)振動，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)疲勞，影響使用壽命。腔內(nèi)高強噪聲還會引起電控系統(tǒng)工作失靈失效。刺耳的“嘯叫”聲會影響飛行員工作。武器艙壁板受到氣流撞擊和噪聲載荷作用時，在滿足一定的空氣動力學(xué)與結(jié)構(gòu)動力學(xué)條件下，出現(xiàn)的腔壁結(jié)構(gòu)振動，不僅引起交變應(yīng)力，而且對機載電子儀器儀表的正常工作也會產(chǎn)生不利影響。當(dāng)氣動激勵頻率、噪聲頻率接近艙壁結(jié)構(gòu)固有頻率時，易發(fā)生共振，導(dǎo)致艙壁結(jié)構(gòu)破壞、武器機械零件松動、控制管線通路故障，甚至造成武器系統(tǒng)損壞。美國在研制內(nèi)埋武器艙的過程中，高強振動與噪聲曾造成F-111 武器失效、B-1 艙門結(jié)構(gòu)損壞，以及多種飛機電氣系統(tǒng)損壞等嚴(yán)重問題。

圍繞武器艙振動與噪聲問題方面的研究集中于兩方面：一是關(guān)于武器艙振動與噪聲產(chǎn)生及演變機理的研究。這類研究主要分析各種參數(shù)對武器艙氣動噪聲的影響規(guī)律，探索聲學(xué)回路形成機制及發(fā)聲機理，發(fā)展武器艙振動與噪聲測試技術(shù)。二是武器艙振動與噪聲抑制方法研究。這類研究會采用主/被動流動控制方法破壞武器艙噪聲回路，抑制武器艙流場誘發(fā)的強振動與噪聲，改善動力學(xué)環(huán)境。

3）艙門運動與武器艙流場耦合問題。艙門是內(nèi)埋武器艙系統(tǒng)的重要組成部分。在內(nèi)埋武器發(fā)射時，艙門需快速開啟；當(dāng)內(nèi)埋武器發(fā)射完成后，艙門需快速關(guān)閉。艙門快速運動可能加劇武器艙流場的非定常效應(yīng)，從而使武器艙流場更加復(fù)雜。而處于復(fù)雜流場且快速運動的艙門，其本身的氣動特性也是須重點研究的內(nèi)容。武器艙所引發(fā)的復(fù)雜流動可能導(dǎo)致內(nèi)埋武器艙門系統(tǒng)出現(xiàn)故障，造成艙門打不開或關(guān)不上。另外，在非定常氣動力作用下，武器艙艙門可能出現(xiàn)流致振動、抖振等現(xiàn)象，影響飛機操縱和飛行品質(zhì)，并可能引發(fā)結(jié)構(gòu)疲勞和損傷，甚至?xí)霈F(xiàn)艙門破裂、危及飛行安全的嚴(yán)重問題。而在氣動力、慣性力和結(jié)構(gòu)彈性共同作用下，武器艙艙門甚至可能出現(xiàn)顫振，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)破壞，造成飛行事故。

因此，開展艙門運動與武器艙流場耦合問題研究十分必要，獲取相關(guān)動態(tài)數(shù)據(jù)對內(nèi)埋武器艙載荷準(zhǔn)確估算、結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化等都具有重要意義。

4）內(nèi)埋武器分離安全問題。受武器艙空間結(jié)構(gòu)限制，內(nèi)埋武器涉及到的機/彈分離相容性環(huán)節(jié)較多，加之內(nèi)埋武器艙流場流動特性較為復(fù)雜，因此，內(nèi)埋武器分離安全性難以通過經(jīng)驗公式或數(shù)值模擬進行準(zhǔn)確評估。艙內(nèi)強渦流可引起武器艙內(nèi)壓力急劇變化，從而導(dǎo)致內(nèi)埋武器分離過程中產(chǎn)生抬頭、翹尾、橫向滾動等不穩(wěn)定狀態(tài)，甚至碰撞艙壁或艙門，危及武器安全分離和載機飛行安全（見圖6）[43]。內(nèi)埋武器機/彈分離相容性研究的主要任務(wù)是分析內(nèi)埋武器與載機是否能安全分離，并確保武器的安全分離姿態(tài)。導(dǎo)彈需在艙門打開后的極短時間內(nèi)從武器艙繞流中穿過，并在離開機身一定距離后獲得一個良好的姿態(tài)，適時點火、發(fā)射，提高命中目標(biāo)的概率。

圖6 F-15 投放GBU-12 碰撞事故[43]Fig. 6 Collision accident of F-15 during the launch of GBU-12

對該類問題的研究可分為兩個方面：一是獲取不同流場參數(shù)、不同武器艙幾何參數(shù)下，內(nèi)埋武器分離過程中的氣動力特性，評估其分離安全性，為內(nèi)埋武器艙/武器氣動外形優(yōu)化設(shè)計提供技術(shù)支撐；二是流動控制方法研究。探索安全可靠且工程實用的流動控制措施，改善內(nèi)埋武器分離過程中的氣動特性，減少影響內(nèi)埋武器安全分離的不利因素，確保武器/載機分離安全。

4 內(nèi)埋武器系統(tǒng)地面綜合驗證

內(nèi)埋武器系統(tǒng)地面綜合驗證和考核是完成內(nèi)埋武器系統(tǒng)研制的必經(jīng)階段，就是通過地面的測試系統(tǒng)和試驗環(huán)境檢驗內(nèi)埋武器系統(tǒng)的功能實現(xiàn)性、結(jié)構(gòu)完整性。主要有以下幾種方式：

1）懸掛系統(tǒng)的地面彈射試驗；

2）武器系統(tǒng)的地面坑投試驗；

3）結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的地面振動（GVT）試驗；

4）武器系統(tǒng)的大型吹襲試驗；

5）武器系統(tǒng)的風(fēng)洞驗證試驗；

6）武器系統(tǒng)的火箭撬試驗（見圖7）。

圖7 火箭撬滑車地面試驗Fig. 7 Groud test of rocket sled

國內(nèi)外開展戰(zhàn)斗機內(nèi)埋武器系統(tǒng)地面綜合驗證都是采用多種試驗手段相結(jié)合的研究方式。大型吹襲試驗的試驗條件和參數(shù)范圍較窄，一般的吹襲馬赫數(shù)很難達到超聲速，且由于流場模擬能力較差，武器艙流動、振動、噪聲測量數(shù)據(jù)偏差較大。火箭滑車試驗在地面滑軌上進行，試驗成本高、準(zhǔn)備周期長、干擾因素多，且由于地面氣流密度大、載荷大，受武器艙結(jié)構(gòu)載荷限制，試驗速度一般很難達到要求的狀態(tài)。相比較而言，風(fēng)洞試驗條件可控、參數(shù)測量精確、試驗安排靈活，更適宜開展彈艙流動、振動、噪聲問題研究。只是受風(fēng)洞尺寸限制，一般采用縮比模型進行內(nèi)埋武器系統(tǒng)氣動問題研究，開展武器艙流動特性、噪聲和振動載荷測量試驗，完成武器分離軌跡驗證等。然后，采用全尺寸武器艙模型風(fēng)洞試驗進行武器系統(tǒng)、掛架系統(tǒng)、作動系統(tǒng)等的穩(wěn)定性和可靠性的考核驗證，并完成縮比模型風(fēng)洞試驗結(jié)果的修正。

5 技術(shù)進步需求和研究重點

5.1 內(nèi)埋武器系統(tǒng)發(fā)展需求

武器內(nèi)埋仍將是未來先進隱身戰(zhàn)機的必選形式，其主要發(fā)展方向是：

1） 高馬赫數(shù)內(nèi)埋武器艙設(shè)計需求。未來馬赫數(shù)2.0 以上的武器內(nèi)埋技術(shù)比較缺乏關(guān)鍵氣動問題的研究。

2） 高密度武器內(nèi)埋掛裝需求。充分利用武器艙空間，增大武器掛載量將成為未來戰(zhàn)斗機取得作戰(zhàn)優(yōu)勢的需求之一。

3） 新型內(nèi)埋武器艙結(jié)構(gòu)布局需求。當(dāng)前的開式流動武器艙依舊存在系統(tǒng)復(fù)雜、作戰(zhàn)場景不足等問題，未來將開展新型武器艙結(jié)構(gòu)布局研究，創(chuàng)新內(nèi)埋武器艙設(shè)計理念。

4） 多種類武器裝載需求。針對不同作戰(zhàn)使用環(huán)境和作戰(zhàn)需求，發(fā)展多種類型的武器裝載方式。如導(dǎo)彈內(nèi)埋、多層掛裝、直接力發(fā)射、前后雙武器艙、傾斜武器艙。

5） 武器智能發(fā)射和精確控制需求。爭取戰(zhàn)爭主動權(quán)，提高生存力和戰(zhàn)斗力，就要實現(xiàn)武器全向發(fā)射和精準(zhǔn)打擊。

5.2 主要氣動問題研究重點

未來的內(nèi)埋武器系統(tǒng)具有構(gòu)型尺度大、武器密集裝載發(fā)射、力學(xué)載荷特征復(fù)雜、約束條件嚴(yán)苛等特點，要求具備內(nèi)埋武器安全投放分離、結(jié)構(gòu)輕質(zhì)安全設(shè)計、戰(zhàn)場環(huán)境適應(yīng)能力強、疲勞壽命要求高、電控系統(tǒng)工作正常等能力。因此，存在的關(guān)鍵氣動問題主要有：

1） 復(fù)雜運動邊界耦合影響的內(nèi)埋武器系統(tǒng)多場載荷預(yù)測模型與仿真技術(shù)；

2） 多參數(shù)非定常過程內(nèi)埋武器系統(tǒng)多場載荷試驗原理與模擬技術(shù)；

3） 主/被動組合調(diào)度的內(nèi)埋武器系統(tǒng)多場載荷自適應(yīng)控制理論和建模方法；

4） 內(nèi)埋武器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)聲振響應(yīng)規(guī)律與抗聲振疲勞設(shè)計方法；

5） 內(nèi)埋武器系統(tǒng)密集裝載、安全投放與結(jié)構(gòu)系統(tǒng)降載評估技術(shù)；

6） 基于機器學(xué)習(xí)的內(nèi)埋武器系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合與智能優(yōu)化設(shè)計；

7） 內(nèi)埋武器系統(tǒng)功能實現(xiàn)性和結(jié)構(gòu)安全性綜合集成演示驗證。