飞行器在大气层中高速飞行时由于气体粘性作用会引起强烈的气动加热,而飞行器8～14μm波段红外辐射主要来自于气动加热所引起的表面温度的升高,其红外辐射特性关系到在战场上的生存能力和突防能力。因此对于气动加热引起的飞行器表面温度场的分布的研究具有重要意义。本文以F35战斗机为研究对象,基于计算流体力学的基本方法,研究在气动加热影响下飞行器表面温度的分布规律,并分析飞行速度、飞行高度和表面粗糙度等多种因素对表面温度分布的影响。主要的工作包括以下几个方面:(1)对比不同湍流模型对气动特性数值计算结果的影响,选取精度较高的湍流模型进行飞机气动加热的计算。以NACA 0012翼形为研究对象,采用不同的湍流模型,计算该翼形在几种攻角和马赫数下的气动参数,并与试验数据进行对比,研究不同的湍流模型对气动特性计算的影响,计算结果表明SSTk-ω湍流模型计算精度更高。针对ONERA M6翼形用SSTk-ω湍流模型进行气动计算,并与试验结果进行对比,进一步验证所选用的SSTk-ω湍流模型的精度。(2)基于选用的SSTk-ω湍流模型,计算飞行器在不同马赫数和不同飞行高度下其表面的温度分布,分析飞行状态的变化对流场环境和气动加热的影响。结果表明:飞行马赫数越大,飞机头部激波越强,激波角越小。随着飞行马赫数增大和飞行高度降低,飞行器表面气动加热越来越显著,表面温度升高。(3)基于网格自适应技术,根据流场仿真结果采用两种自适应方式对流场中的网格进行自适应加密,对比多次加密后的网格和未加密网格的计算结果,研究自适应网格对表面温度分布的影响并分析不同的自适应方式分别对数值计算结果的影响。(4)研究飞行器表面粗糙度对气动加热的影响。选取不同的表面粗糙度进行计算,研究其对飞行器的摩擦系数和表面温度分布的影响。结果表明,随着表面粗糙度的增加,飞行器的表面摩擦系数越大,表面温度越高,且表面温度和粗糙度之间呈非线性的变化关系。