收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

超声速下尾翼式旋转弹箭面外力和面外力矩数值研究

卢天宇  
【摘要】:旋转飞行是一种广泛应用于战术武器的飞行方式。当存在攻角时,旋转飞行会引起垂直于攻角平面的面外力及产生攻角平面外转动的面外力矩。面外力和面外力矩对旋转弹箭的飞行影响显著,在某些条件下会诱发发散的锥形运动。因此,面外力和面外力矩特性及生成机理是旋转弹箭气动研究的一个重要问题。尾翼式旋转弹箭的绕流结构复杂,存在强烈的非定常效应,故其面外力和面外力矩的生成机理分析较为困难。近年来数值计算技术得到了很大发展,使尾翼式旋转弹箭的瞬态流动分析成为了可能。本文采用数值计算方法,对超声速下尾翼式旋转弹箭的面外力和面外力矩特性及流动机理等问题进行了研究,有助于弹箭的外形设计和气动特性分析。本文首先研究了平直尾翼旋转弹箭的时均面外力和面外力矩特性及生成机理。基于双时间推进法对四片平直尾翼弹箭在超声速、旋转状态下的流场进行了模拟。并依据非线性气动模型及定常计算结果,将瞬态流场中的静态因素排除,分析了弹箭时均面外力和面外力矩的生成原因。结果表明在不同马赫数下面外力和面外力矩的生成机理存在显著差异。弹身的遮蔽、尾翼的旋转运动对尾翼附近激波结构的影响以及尾翼附近激波-膨胀波间的相互作用是时均面外力和面外力矩产生的主要原因。随后本文研究了平直尾翼弹箭在锥动滚转耦合运动下的面外力和面外力矩特性。基于刚体动网格法及旋转参考系法分别对两种运动进行了定义和模拟,计算了超声速时四片平直尾翼弹箭在不同运动状态下的绕流。结果表明当马赫数接近1时,单自由度运动下的面外力和面外力矩系数的叠加结果与耦合运动下的面外力和面外力矩系数存在明显差异,即存在显著的气动耦合效应。而当马赫数增大及滚转、锥动速率降低时,气动耦合效应的影响将减弱或消失。流场分析表明,在低超声速马赫数下尾翼前缘激波与其它尾翼诱导的膨胀波的相互作用是气动耦合效应产生的主要原因。此外,本文对非面对称的四片卷弧形尾翼弹箭在超声速、旋转状态下的面外力和面外力矩特性进行了研究。结果表明非面对称的卷弧形尾翼布局引起的静态面外力和面外力矩是卷弧形尾翼外形与平直尾翼外形面外力和面外力矩特性存在差异的主要原因,而两种外形由滚转速率诱导的面外力和面外力矩特性是类似的。对卷弧形尾翼外形及流场结构的分析表明尾翼的曲率与尾翼-尾翼、尾翼-弹身干扰的相互作用是时均静态面外力和面外力矩产生的原因。此外,当马赫数改变时,弹身的静态面外力和面外力矩系数的变化对卷弧形尾翼弹箭的时均面外力和面外力矩系数产生了显著影响。最后,本文从尾翼式旋转弹箭的绕流为周期性流动出发,将用于计算周期性非定常问题的谐波平衡法引入了尾翼式旋转弹箭流场的计算。使用该方法模拟了四片平直尾翼旋转弹箭在超声速来流下的绕流场,并将获取的侧向力和偏航力矩系数与传统的双时间推进法及风洞实验结果进行了对比。分析了基于谐波平衡法计算得到的流场的特点以及谐波数对计算精度的影响。结果表明,使用谐波平衡法对超声速有攻角的尾翼式旋转弹箭绕流进行模拟是可行的,可较准确地得到弹箭的侧向力和偏航力矩系数。谐波数对气动系数结果及流场细节影响显著。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前18条
1 张志勇;陈志华;黄振贵;;偏转头弹箭飞行特性[J];空气动力学学报;2017年06期
2 刘霖;赵学良;靳克;马庆坤;闫志强;;混合遗传算法在弹箭气动参数优化的应用[J];河北农机;2016年01期
3 李臣明;朱国权;韩子鹏;张邦楚;舒敬荣;;不同标准大气对远程弹箭射程影响的计算分析[J];弹箭与制导学报;2006年02期
4 王飞;王志军;吴国东;康晓慧;;基于智能材料的弹箭增程数值仿真[J];弹箭与制导学报;2004年S8期
5 周威;;新工科背景下弹箭制造工艺课程改革的探索与实践[J];科学咨询(教育科研);2020年08期
6 郭玉洁;张志勇;陈志华;;高空中偏转头弹箭的流场特性[J];四川兵工学报;2014年10期
7 王锋;潘书山;马大为;彭绍春;;弹箭结合武器系统作战效能评估的排队网络方法[J];弹箭与制导学报;2005年S6期
8 魏永合;高强;舒启林;;弹箭研究、设计、试制系统的软件开发研究[J];弹箭与制导学报;2003年S5期
9 杜淑幸,琚柏青,许社教;基于弹箭系统的图形库管理设计与实现[J];计算机工程;1999年04期
10 申小健,李振科,陈振有;弹箭靶场交验优惠方案的一种设计方法[J];弹道学报;1994年03期
11 刘霖;田晓丽;高小东;甘桃元;佘新继;;基于混合遗传算法的弹箭气动参数优化(英文)[J];Journal of Measurement Science and Instrumentation;2015年04期
12 ;《弹箭与制导学报》征稿简则[J];弹箭与制导学报;2006年04期
13 刘鹏;张怀智;郭胜强;黄贤普;;并行计算在弹箭毁伤概率上的应用[J];弹箭与制导学报;2006年S6期
14 丁栋威;林山;;新型弹箭载配电器的研制[J];电讯技术;2013年07期
15 刘浩;;弹箭炮三结合武器系统在近程防空反导中的应用[J];四川兵工学报;2009年08期
16 梁晓龙;冯金富;杨啸天;刘安;;近空间高超声速弹箭气动数值模拟[J];空军工程大学学报(自然科学版);2009年06期
17 ;《弹箭与制导学报》征稿简则[J];弹箭与制导学报;2007年05期
18 ;本刊要闻[J];弹箭与制导学报;2004年S9期
中国重要会议论文全文数据库 前9条
1 顾金良;陈平;吴军基;;弹箭简易制导装置的设计[A];2008年激光探测、制导与对抗技术研讨会论文集[C];2008年
2 雷娟棉;吴甲生;居贤铭;苗瑞生;;多片尾翼布局弹箭气动特性数值计算[A];计算流体力学研究进展——第十一届全国计算流体力学会议论文集[C];2002年
3 杨云军;石磊;豆国辉;周伟江;;卷弧型翼身组合弹箭锥形运动数值模拟研究[A];第九届全国流体力学学术会议论文摘要集[C];2016年
4 薛奎举;Qinling Li;李东岳;赵良玉;焦龙吟;;湍流模型分析及旋转弹箭马格努斯效应研究[A];中国力学大会论文集(CCTAM 2019)[C];2019年
5 谭文长;严宗毅;;粘弹性血液的管内非定常流动[A];全国第九届生物力学和流变学学术会议论文集[C];2001年
6 张涵信;;关于非定常流动的计算问题[A];自然、工业与流动——第六届全国流体力学学术会议论文集[C];2001年
7 申功炘;;3Dt-3c PIV及其仿生流动结构应用研究[A];第八届全国实验流体力学学术会议论文集[C];2010年
8 肖中云;牟斌;陈作斌;刘刚;;低速非定常流动的预处理计算方法[A];计算流体力学研究进展——第十二届全国计算流体力学会议论文集[C];2004年
9 罗堃宇;肖志祥;;内埋弹舱非定常流动精细模拟[A];中国力学大会-2015论文摘要集[C];2015年
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 卢天宇;超声速下尾翼式旋转弹箭面外力和面外力矩数值研究[D];北京理工大学;2018年
2 王伟;远程弹箭中末段精确制导技术研究[D];北京理工大学;2017年
3 王欣;弹箭精度智能控制与修正方法研究[D];沈阳工业大学;2010年
4 林献武;高空环境下弹箭的弹道特性研究[D];南京理工大学;2009年
5 李臣明;高空气象与气动力对远程弹箭弹道影响的研究[D];南京理工大学;2007年
6 马杰;超声速旋转弹箭气动特性与流体分离控制[D];南京理工大学;2016年
7 王聪聪;座舱乘客周围非定常流动实验和模拟研究[D];天津大学;2017年
8 卢凤翎;非定常流动数值模拟的显隐混合时间格式及结构动网格生成方法研究[D];国防科技大学;2017年
9 阳君;带导叶离心泵非定常流动对特性曲线驼峰的影响[D];江苏大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 方旭;基于弹载组合测量的弹箭气动力参数辨识方法研究[D];南京理工大学;2018年
2 王佳昌;弹箭模型质量特性参数一体化测量技术研究[D];重庆大学;2018年
3 张超;低速旋转弹箭气动特性计算与研究[D];南京理工大学;2018年
4 计亚新;弹箭气动力参数辨识优化方法研究[D];中北大学;2013年
5 杨春艳;随机扰动下弹箭飞行稳定性研究[D];南京理工大学;2016年
6 邓超;弹箭非线性角运动规律研究[D];南京理工大学;2013年
7 刘述;弹箭飞行数据气动力参数辨识分析[D];中北大学;2013年
8 敖以娟;弹箭一体化武器发射动力学研究[D];南京理工大学;2008年
9 曹云;旋转弹箭单通道侧喷控制方案设计与仿真[D];南京理工大学;2011年
10 杨国良;大长径比弹箭弹性变形的数值模拟及其气动特性研究[D];南京理工大学;2014年
11 潘文松;弹箭参数测试系统研究[D];南京理工大学;2011年
12 张钧波;高超声速弹箭头部气动热数值计算[D];南京理工大学;2009年
13 郭玉洁;偏转头弹箭的超声速流场与气动特性[D];南京理工大学;2014年
14 赵占龙;弹箭线性与非线性气动特性计算[D];南京理工大学;2013年
15 王波;面向PLM的弹箭信息建模与管理技术[D];沈阳理工大学;2009年
16 张玲;弹箭模拟运动姿态的摄影测量研究[D];南京理工大学;2008年
17 夏燕兰;弹箭力学参数综合测试系统的设计[D];南京理工大学;2006年
18 赵帅;面向弹箭机械加工车间生产调度系统的研究[D];沈阳理工大学;2012年
19 余文杰;有头部偏角的尾翼弹箭的气动特性研究[D];南京理工大学;2010年
20 张亚;超声速下卷弧翼弹箭气动特性研究[D];南京理工大学;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978