单工况5分钟！F22战斗机编队气动外流场优化全流程

战斗机编队飞行的核心气动难题在于机间气动干扰，前机产生的尾涡、激波与尾迹流场会直接作用于后机，改变后机表面压力分布与升阻特性，甚至影响飞行姿态与操控稳定性。

开展编队气动研究，可精准量化机间干扰效应，优化编队间距、队形布局等关键参数，明确编队飞行安全边界，为战机编队战术设计、飞行操控优化提供数据支撑，同时通过流场可视化直观揭示编队流动机理，助力先进战机编队气动设计与实战化应用研究。

< 战斗机编队飞行 >

整个仿真计算分两步进行，首先是对初始F22战斗机编队位置布局进行外气动仿真，通过可视化评估位置布局合理性。

若结果不合理，需要结合激波干扰对战斗机编队位置布局进行优化，直到满足布局合理性。

< 初始编队位置布局 >

< 优化后编队位置布局 >

仿真计算的F22战斗机模型来源于网上数据，计算工况马赫数为1.6，攻角2度，侧滑角0度，飞行高度7000m。

PiFlow计算任务采用GPU加速求解，电脑CPU配置为12th Gen Intel(R) Core(TM) i7-12700KF，显卡配置为NVIDIA GeForce RTX 5060Ti。

为了捕捉光滑激波，对战斗机编队进行体加密网格，网格总数约370万，单个工况计算耗时仅5min便可快速查看仿真计算结果。

PiFlow软件界面主要设置如下：

（1）网格参数

< 网格参数设置 >

< X轴切片查看 >

< Y轴切片查看 >

< Z轴切片查看 >

（2）工况参数

< 计算工况设置 >

（3）数值格式

< 数值格式设置 >

（4）解算控制

< 解算控制设置 >

< 残差曲线监控 >

< 初始编队压力切面云图 >

< 优化编队压力切面云图 >

< 初始编队速度切面云图 >

< 优化编队速度切面云图 >

初始F22编队布局的压力与速度切面云图显示，相邻战机头部产生的激波存在明显交叉重叠，激波相互干扰，导致流场分布不均，局部压力异常、速度场畸变，表明初始布局存在严重激波干扰问题，气动效率受影响，布局合理性不足。

优化后的编队布局中，各战机的激波独立发展，无明显交叉干扰，压力云图中各机高压区未发生相互影响，速度场分布均匀，流场未出现畸变，激波干扰已有效消除，优化后的编队气动布局合理，满足设计要求。