超音速子母弹分离气动干扰风洞试验

对超音速飞行子母弹分离气动干扰特性进行了风洞试验研究,给出了试验模型、试验方案、试验测试系统和干扰试验结果,其中母弹模型为抛出子弹后的弹体形状.试验反映了母弹模型头部激波对不同相对位置、不同姿态子弹模型的气动干扰特性.试验结果表明,子弹弹头在母弹弹头激波层时,干扰最为显著.根据干扰特性提出了工程应用的初步改进措施.

高超声速风洞子母弹分离干扰测力试验技术

本文给出了子母弹模型在高超声速风洞中的分离干扰测力的试验方案、试验系统设计、网格位置、天平研制和干扰试验结果。试验马赫数为6.97;模型迎角范围为-20°～20°;试验充分反映了母弹模型的头部激波对子弹模型的干扰特性。试验结果表明:法向力、轴向力、俯仰力矩及压心测值规律正确、量值可靠,为开展高超声速风洞CTS试验技术奠定了良好的技术基础。

子母弹分离过程的数值模拟方法

以分区拼接网格数值模拟方法为基础,通过气动方程和弹道方程联立求解数值模拟了子弹从母弹中分离并穿越母弹激波的过程,研究了子母弹干扰流场的气动特性,分析研究了子弹各初始分离状态(如初始抛撒速度、初始姿态角、初始姿态角速度等)对分离过程的影响。

基于嵌套网格的超声速子母弹分离数值分析

为研究超声速下子母弹分离流场和气动特性,采用嵌套网格技术和有限体积法离散求解三维黏性可压缩流的Navier-Stokes方程,同时建立6自由度刚体的运动学方程与动力学方程。将6自由度刚体运动与计算流体力学耦合,数值模拟超声速下子母弹分离过程,研究子母弹分离过程的流场特性和子弹初始分离状态(如子母弹初始分离时子弹飞行速度及其初始姿态角等)对其分离过程的影响。结果表明:嵌套网格技术可以很好地模拟超声速下子母弹分离的复杂干扰流场;超声速条件下,子弹脱开母弹时的飞行速度和子母弹初始分离速度越大,分离攻角越小,各个弹体之间可以更安全快速地分离。

跨声速下子母弹囊式抛撒干扰特性

为分析子母弹囊式抛撒分离过程中气囊破裂后燃气冲击对子弹药动力学特性的影响,通过编译气动耦合求解程序并结合试验研究建立了囊式动态抛撒三维动力学计算模型,分别对0.8 Ma,1.2 Ma,3.0 Ma三种典型马赫数下子母弹囊式抛撒分离干扰过程进行了数值模拟.在此基础上引入了基于目标边界体积的边界网格自适应方法,提高数值模拟对流动分离特性的捕捉和分辨能力.研究结果表明:燃气干扰主要存在于分离初始阶段,随着分离马赫数的增加在来流及激波的强干扰下其作用效果逐渐减弱.燃气干扰的存在对弹体初始分离角速度具有较大影响,在0.8 Ma,1.2 Ma,3.0 Ma分离马赫数下其造成的初始扰动时间分别为12,10,5ms,干扰结束后由于燃气的初始扰动使得弹体角速度值分别增加了54%,97%,3%.

子母弹抛壳过程非定常流动的数值模拟

利用弹簧近似和网格重构相结合的非结构动网格技术,耦合求解Euler方程及弹道方程,模拟飞行在46千米高空、0°攻角、马赫数6.5、壳片分离初速分别为6m/s,12m/s、壳片分离角速度分别为0°/s,50°/s,150°/s的子母弹抛壳动态过程。研究表明,抛壳初期,壳片与母弹周围形成复杂流动,在壳片内表面存在激波的生成、发展、减弱等非定常过程,导致壳片受到气动力随着分离距离增加表现为很强的非线性特征;壳片分离初始角速度对壳片姿态的影响不是线性的,尽管分离初始角速度增加到150°/s,由于转动惯量小、俯仰力矩大,壳片实际飞行姿态达不到设计要求,壳片攻角较小,气动阻力小,导致壳片伴随母弹较长时间飞行;增大分离初速是实现快速分离的有效措施。

制导航空子母炸弹高速抛撒分离数值仿真

制导航空子母炸弹在跨音速抛撒子弹药过程中,子弹药与母弹的分离伴随着复杂的流场和激波干扰,该过程中不仅存在着激波与激波的相互碰撞、部分激波的多次反射,而且由于受到多体运动的相互作用,其气流方向也发生变化,形成了变化复杂的压力、速度分布区域。采用数值模拟的方法对制导航空子母炸弹子弹药高速抛撒分离过程进行了数值仿真分析,应用嵌套网格技术,耦合多体动力学方程以及N-S方程求解子母炸弹高速分离过程,为工程设计、研究提供理论指导与计算依据。