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机载导弹初始弹道仿真研究

谢长强  
【摘要】: 从载机上发射导弹、投掷炸弹或抛弃副油箱时,外挂物处于载机复杂干扰流场中。此时往往出现不正常分离,有时会导致外挂物与载机发生碰撞,严重危及载机和飞行人员安全的重大事故。此外,为了有效击中目标,需要掌握投放初始阶段外挂物姿态和运动轨迹数据。因此,研究机载发射过程中的弹机气动干扰力,考虑其对导弹发射后的弹道仿真初始参数的影响十分必要。 在投放/发射分离过程中,外挂物处于载机的近流场中,状态和姿态角的变化可能很大。由于非均匀流场的气动力干扰作用,其气动力与外挂物单独飞行时有较大的不同,获取分离过程中的气动力数据是解决这一问题的关键和难点。 随着CFD计算理论和方法的发展,外挂物的理论计算方法近年来有了很大的发展。与此相映,动态网格计算技术是最近两年计算流体动力学最新发展成熟的重大成果,并且在先进的CFD计算软件中得到了实际的应用,开始为计算飞机投弹之类复杂相对运动造成的时变流场等领域提供了实际可行的工程方法。 本文的主要工作是为对空载发射导弹提供发射初始弹道数据,重点和难点在于机—弹气动干扰力的数值计算。本文具体做了以下工作: 1、借助商业软件进行了模型载机和导弹的CAD三维实体建模,建立了载机和外挂导弹的真实数据三维实体模型; 2、使用商业软件采用非结构网格生成方法及分区网格技术建立了机弹干扰全流场计算网格; 3、利用飞行力学的有关原理编制了导弹离机过程的六自由度动力学及运动学程序; 4、运用商业CFD软件和计算流体动力学方法以及动态网格计算技术求解了机弹干扰动态三维N-S方程,计算出了机-弹干扰流场特性及气动力数据: 5、在以上工作的基础上最终获得了某型导弹离机过程的六自由度运动参数及导弹离机弹道,并进行了仿真结果分析。总的来说,本文的研究证明了气动干扰力特别是载机下洗流场对外挂物发射分离过程有强烈的影响,实际工程中不容忽视,同时本文也表明了CFD计算方法及动态网格技术在机弹干扰复杂流场计算、分离弹道研究的实际可行性和先进性,为今后某型导弹研发和同类问题的进一步研究提供了很好的基础。


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