旋转导弹横向喷流干扰特性数值模拟

为研究超声速来流条件下旋转导弹横向喷流干扰流场结构及喷流干扰对导弹气动特性的影响和机理,使用基于雷诺平均非定常N-S方程和滑移网格技术的非定常数值方法对旋转导弹横向喷流干扰流场进行模拟。研究旋转对导弹横向喷流控制效果的影响,给出不同条件下导弹的气动特性变化规律,分析了横向喷流对旋转导弹气动特性的影响。研究结果表明:旋转会导致导弹横向喷流控制力发生偏转,偏转方向与旋转方向相反,偏转角度随着转速增加而增加;在小攻角下,喷流干扰效应产生的附加侧向力和偏航力矩系数的瞬时值比旋转马格努斯效应产生的侧向力和偏航力矩系数的瞬时值大一个数量级,随着攻角增大,旋转马格努斯效应引起的侧向力和偏航力矩系数占全弹的比例增大,喷流引起的附加侧向力和偏航力矩量值减小;旋转导弹横向喷流控制扇面内气动系数随滚转角变化具有很强的非定常性,当喷流控制扇面角度不大时,时均侧向气动特性与对称面处滚转角下的瞬时值侧向气动特性比较接近,不同扇面角度内有喷流的时均侧向力系数和偏航力矩系数远大于无喷流时。

布撒器雷达截面计算与测量

用物理光学法计算了布撒器的雷达截面,并与外场测量结果进行了比较。计算的RCS～θ曲线与测量的RCS～θ曲线变化趋势相同,在典型方向上的计算结果与测量结果比较吻合。表明镜面回波在强度上占绝对优势的目标RCS计算中,物理光学法可以给出工程上可用的结果。

机载布撒器雷达散射截面计算

对机载布撒器雷达散射截面(RCS)进行了计算研究,采用面元法进行目标几何建模,采用求解高频电磁场的物理光学法 RCS 计算。通过计算得到了布撒器全方位雷达散射截面积结果,并与实验测试结果进行了比较分析。为布撒器气动—隐身一体化设计时 RCS 的减缩提供了参考依据。

基于Transition SST模型的高雷诺数圆柱绕流数值研究

为了研究高雷诺数下圆柱绕流边界层的转捩现象和圆柱尾迹近壁区的流动特征,首先通过在典型雷诺数下采用Transition SST四方程转捩模型模拟圆柱绕流得到的结果与实验结果及采用SST k-ω两方程湍流模型模拟结果的对比分析,验证了Transition SST模型在模拟高雷诺数下圆柱绕流的优越性,并较为准确地预测出了圆柱绕流边界层的转捩现象及尾迹近壁区的流动特征。然后分别对亚临界区、临界区、超临界区和过临界区的圆柱绕流问题进行了数值模拟,分析了不同雷诺数下圆柱绕流的流场结构及圆柱表面压力系数、摩擦力系数的变化规律,研究了圆柱绕流近壁区的流动特征、边界层转捩的流动机理、转捩位置及其随雷诺数的变化规律。结果表明,亚临界区二维圆柱绕流边界层发生层流分离,无分离泡和转捩现象;临界区和超临界区二维圆柱绕流边界层先产生了分离泡现象,之后流动发生了转捩并在转捩后发生湍流分离;过临界区二维圆柱绕流边界层流动在转捩之后发生湍流分离,无分离泡现象;在临界区、超临界区和过临界区,二维圆柱绕流边界层转捩位置随雷诺数增大向前驻点移动。

高速旋转弹丸马格努斯效应数值研究

为了研究高速旋转弹丸在飞行过程中产生马格努斯效应的气动机理,本文以三维N-S方程为基本方程,采用滑移网格技术,对弹丸在高速旋转状态下的绕流场进行了数值模拟。给出了马格努斯力和力矩系数随攻角的变化规律,所得结果与实验数据符合很好,并从流场结构对马格努斯效应产生的机理进行了分析。结果表明,弹体周向压力和切应力分布的畸变、边界层畸变、大攻角下涡的非对称畸变是马格努斯效应产生的主要原因,且船尾对弹体马格努斯力和力矩的影响很大。

自旋尾翼鸭式布局导弹的滚转特性

分析鸭式布局导弹的滚转耦合机理,进行固定尾翼鸭式布局导弹和自旋尾翼鸭式布局导弹的风洞试验.实验结果表明,对固定尾翼鸭式布局导弹,当鸭舵做副翼偏转进行滚转控制时,在导弹上产生数值很大的反向诱导滚转力矩,使鸭舵难以进行滚转控制;尾翼自旋减小了鸭舵副翼偏转进行滚转控制时导弹上产生的反向诱导滚转力矩,使鸭舵能对导弹进行滚转控制.尾翼自旋是实现鸭舵/尾翼气动解耦,使鸭舵进行滚转控制的有效措施.

多片尾翼布局弹箭气动特性数值计算

用数值模拟方法研究多片尾翼布局弹箭的气动特性.以三维Navier-Stokes方程为控制方程,用CFD方法对4片、6片与8片平直形尾翼和卷弧形尾翼弹箭的流场进行数值模拟研究,得到的气动特性结果与风洞实验结果基本吻合,为多片尾翼布局弹箭的气动设计及尾翼片数的合理选择提供了依据.

战术火箭子母战斗部第一次抛撒分离多体干扰流场数值模拟

以三维Navier-Stokes方程为基础,用计算流体力学(CFD)数值模拟方法对俄9M55K型火箭弹子母战斗部的第一次抛撒分离过程——子弹筒从母弹侧向抛出进行了研究.数值模拟结果表明,当子弹筒离母弹很近时,子弹筒头部激波在母弹上的反射是母弹对子弹筒气动干扰的主要原因;当子弹筒穿越母弹头部激波时,母弹头部激波是引起子弹筒气动特性剧烈变化的主要原因;多个子弹筒相距较近时,子弹筒头部激波之间的彼此干扰也很重要.这些结论可为子母型武器的总体设计、分离参数选择提供气动依据.

初始分离条件对航弹与载机分离安全性影响的数值模拟研究

为研究投放条件对航弹与载机分离安全性的影响,采用非定常计算流体力学数值模拟方法和动网格技术,同时耦合求解六自由度弹道方程,对航弹与载机的分离过程进行模拟。给出载机在不同飞行马赫数、攻角、侧滑角、飞行高度及航弹在不同初始下抛速度、角速度条件下,航弹从载机投放后的分离轨迹和姿态变化规律,研究了这些因素对分离安全性的影响。研究结果表明:初始分离过程中载机对航弹有很强的气动干扰,对航弹的气动特性、分离轨迹及弹体姿态影响很大;随着分离马赫数、投放攻角增大,载机对航弹的气动干扰增强,航弹的分离安全性变差;对于挂载于左侧机翼下的航弹,一定的负向侧滑角有利于弹体与载机安全分离;飞行高度越高,越有利于航弹与载机安全分离;一定的初始下抛速度和适当的下抛初始角速度有利于安全分离。

机载布撒器发展趋势及气动设计中的几个问题

简要介绍了国外布撒器的典型实例;指出了远射程、高精度、强隐身、模块化、系列化是布撒器的发展趋势;讨论了布撒器气动布局及气动部件的选型;阐述了布撒器气动设计中需注意的几个问题。

布撒器—子弹气动干扰风洞实验研究

介绍了子母弹气动干扰风洞实验新方案的特点及实验装置的构成。利用该方案进行了布撒器—子弹气动干扰风洞实验。实验结果表明阻力系数干扰量、升力系数干扰量随子弹的轴向位置振荡变化;随子弹的下移气动干扰量减小;子弹的攻角对气动干扰影响不大;在布撒器尾翼区子弹的气动干扰量变化很大;布撒器尾迹对子弹的阻力有很大影响。对亚音速子母弹气动干扰区边界的界定标准应仔细进行研究。

格栅翼外形参数对气动特性影响的数值计算研究

用计算流体力学方法系统地研究了格栅翼的格数、格壁厚度、格壁前后缘倒角对格栅翼气动特性的影响。结果表明:格数增加使格栅翼的阻力和升力都增大,而阻力增大得更显著;格壁厚度对阻力影响较大,对升力影响较小,格壁厚度增大,格栅翼的阻力显著增大;格壁前后缘倒角使阻力明显减小,而对升力影响不大。

超远程制导炮弹船尾和尾翼剖面形状对阻力影响的数值模拟

为研究不同船尾和尾翼剖面形状对阻力的影响,用CFD数值模拟方法,以三维N-S方程为出发方程,采用S-A湍流模型,对6种不同船尾和尾翼剖面形状的超远程制导炮弹的绕流场进行了数值模拟,并对计算结果进行了比较分析.结果表明,尾翼厚度及剖面前后缘钝度对阻力影响较大.研究结果为外形优化设计提供依据.

格栅尾翼(舵)外形参数对气动特性的影响

为研究格栅尾翼/舵主要几何参数——格数、格壁厚度、格壁前缘倒角对其气动特性的影响,在翼高、翼宽、弦长一定的条件下,设计了一组具有不同格数、格壁厚度和格壁前缘倒角的格栅尾翼模型,进行了风洞测力实验,得到了格数、格壁厚度、格壁前缘倒角对气动特性影响的基本规律.基于对实验结果的分析,提出了适于滑翔增程制导武器采用的格栅尾翼气动外形参数的选择方法及对结构设计和材料的要求.

小直径炸弹(SDB)气动力问题

小直径炸弹是低成本精确打击武器,它的射程远、体积小、精度高,可实现远距离多目标精确打击。采用前、后翼条饺接串联的桁架式钻石背形弹翼,收拢状态紧凑,适于载机内挂;展开状态升阻比高,增程效果好,且强度、刚度特性好。建议采用理论分析、数值模拟与风洞实验相结合的方法对桁架式钻石背形弹翼的增升机理及其气动特性进行认真研究。

“钻石背”弹翼气动特性数值模拟研究

用计算流体力学与阻力系数工程预估相结合的方法研究了"钻石背"弹翼前、后翼条之间气动干扰以及翼型、前后翼条的相对高度对气动特性的影响。计算结果与实验结果对比表明,在中小攻角,数值计算与阻力系数工程预估相结合的方法是可信的;采用亚声速低阻NACA64-108翼型可明显地增大"钻石背"弹翼的升力,减小阻力,增大升阻比;钻石背"弹翼前、后翼条之间的气动干扰,使升力减小,阻力增大;前翼条在上,后翼条在下的配置能减弱这种不利的气动干扰,并且在计算的范围内,后翼条至前翼条的垂直位置ΔH为9mm时,"钻石背"弹翼前、后翼条之间的气动干扰最小,升阻比最大。

横向喷流控制在导弹技术中的研究与应用

介绍了横向喷流控制技术的特点与研究现况,着重阐述了喷流/外流干扰流场基本结构,来流条件、气动布局以及喷流参数对喷流控制效率的影响,并简要介绍了喷流干扰数值模拟研究涉及的数值方法、网格划分等问题,列举了喷流控制技术在几种典型导弹型号中的应用;最后探讨了喷流干扰研究的进一步发展方向。

钻石背弹翼的静气动弹性研究

使用动网格技术耦合结构模型和气动模型,利用逐次迭代法计算钻石背弹翼的气动弹性变形.使用模态法构造结构模型,求解N-S方程计算气动力.计算了不同刚度弹翼的气动弹性变形以及变形对气动特性的影响并与实验结果对比.结果表明:钻石背弹翼的气动弹性变形量越大,其法向力越小;柔性钻石背弹翼小直径炸弹的法向力大小以及随攻角变化趋势与计算风洞实验结果接近;钻石背弹翼两侧非对称变形会引起滚转力矩,并且滚转力矩随攻角增大而增大.

制导兵器气动布局发展趋势及有关气动力技术

论述了反坦克导弹、制导航弹、末制导炮弹、制导火箭等制导兵器常用的气动布局和特点;分析了制导兵器的新型气动布局及特点;论述了制导兵器的发展趋势是远射程、高机动、高精度、大威力和高隐身;指出了制导兵器发展中必须研究解决的关键气动力技术问题.

外形参数对矩形截面弹体气动和隐身特性的影响

用流体动力学(CFD)数值模拟方法和图形算法(GRECO),对机载布撒器绕流场进行了数值模拟和雷达散射截面(RCS)的计算,得到气动特性数值计算结果与风洞试验结果,RCS计算结果与外场测量结果均十分吻合.在此基础上研究了矩形截面宽高比和圆角半径比对弹体气动特性和隐身特性的影响.计算结果表明,建立外形参数与气动和隐身特性关系数据库、发展基于数据库的气动特性和隐身特性的工程计算方法,是进行布撒器等非常规外形和特种部件气动设计和RCS设计的有效途径.