外挂干扰弹投放分离特性研究与优化设计

投放作战的干扰弹在与载机分离的过程中,其姿态变化直接影响自身的安全性和稳定性。基于重叠网格,对干扰弹投放分离过程进行数值仿真。干扰弹在投放过程中出现与载机挂架碰撞、投放后姿态发散等问题,通过调整预置舵偏、增加格栅舵等方式,实现1s时间内干扰弹安全分离且姿态不发散。

无人机投放分离特性仿真与优化

用于远程投放作战的无人机在与母机分离的过程中,其姿态变化与运动轨迹直接影响母机的安全性和自身稳定性。基于重叠网格技术,提出了一种流体-刚体运动耦合数值模拟方法,对无人机动态投放分离过程进行仿真。采用WPFS标模进行计算,发现仿真与试验结果吻合度高,数值模拟方法得到有效验证。采用上述数值模拟方法实现无人机投放过程的仿真,得到无人机在投放分离过程中位置与姿态随时间的变化规律。进一步基于仿真结果,完成了无人机弹射方案的优化设计。

内埋武器投放分离相容性的风洞投放试验预测与评估

采用基于运动动力学相似的风洞投放试验对先进战斗机内埋武器投放分离相容性进行预测与评估,给出载机在不同飞行马赫数、攻角、弹舱长深比及舱内武器剩余数量、不同弹射力、折叠翼是否展开下,内埋导弹从载机弹舱投放分离后的运动轨迹和俯仰姿态角变化规律,研究这些因素对内埋导弹投放分离相容性的影响。结果表明:处于超声速飞行状态下(马赫数为1.5)的载机,攻角处于0°、2°、3°时投放内埋导弹后弹体俯仰角处于低头状态,利于攻击载机前下方敌方目标;在给定的初始分离条件下,对于两种不同的弹舱长深比,内埋导弹均能安全分离,但对内埋导弹俯仰方向运动影响较为显著;弹舱内武器剩余数量对内埋导弹分离特性影响较小,导弹能快速地远离载机干扰流场,投放分离后弹体俯仰角一直处于低头状态;随着内埋导弹初始分离速度增大,可使弹体快速地穿过载机的下洗流场,有利于内埋导弹与载机的安全分离;导弹的不同气动布局对内埋导弹分离相容性有一定的影响。

一种飞行器投放分离气动力辨识修正方法

空中投放发射的大翼面飞行器的分离轨迹与姿态受载机干扰流场影响更加明显,对分离时干扰气动数据库的准确性提出了更高要求。针对投放分离干扰气动力特点,提出了一种简化的差量气动力模型,并给出了一套飞行数据处理与参数预估计的方法。分离段飞行数据的辨识结果与六自由度飞行动力学仿真结果说明了提出的差量气动模型与相关数据处理方法的有效性。用辨识结果对气动数据库进行修正提高了数据库的准确度,可提高分离安全飞行仿真分析的精度。

武器分离及舱门开启过程数值模拟研究

基于非结构重叠网格技术,发展了一套能较好模拟空腔流动和武器分离问题的数值计算方法。通过模拟典型空腔流动和WPFS模型分离轨迹,并与试验结果比较,说明本文方法可较好模拟空腔复杂流动和武器分离轨迹。采用发展的数值方法对某内埋弹舱舱门开启过程和内埋武器分离轨迹进行了数值模拟,研究了舱门运动的非定常效应对舱门气动特性的影响。研究表明:一定条件下,舱门运动产生的非定常效应对舱门气动特性影响较大,舱门和舱门控制系统设计时必须考虑;在本文给定条件下,弹舱内的内、外侧导弹均能安全分离。通过研究,为内埋弹舱的舱门设计和内埋武器分离安全评估提供了技术手段和依据。

内埋武器超声速分离机弹干扰特性试验研究

在超声速条件下的机弹分离过程中,内埋武器受到载机复杂干扰流场作用,其气动特性与自由流情况有很大差异,对机弹分离安全有一定影响。采用基于并联机构构型的CTS(Captive Trajectory Simulation)试验技术以及纹影显示技术,研究了内埋弹舱布局新型战斗机与典型空空导弹模型的机弹干扰特性,在有/无载机干扰、不同分离角速度和分离高度、载弹尾舵折叠/展开等条件下,对比分析了载弹俯仰力矩/运动特性以及载机干扰流场结构。研究结果表明:在超声速条件下,典型内埋弹舱布局战斗机存在复杂的激波系结构,会对载弹产生较强的气动干扰效应,诱导载弹出现“抬头”俯仰运动趋势;无初始分离角速度时,出现不安全分离的趋势;分离高度降低,会使载弹不安全分离趋势提前;在分离过程中,尾舵折叠不利于载弹姿态控制,在保证分离安全的前提下,应尽早展开尾舵,进行姿态增稳控制。

应用笛卡尔非结构切割网格进行外挂物投放的数值模拟

描述了一种新的网格生成技术 ,即笛卡尔非结构切割网格技术 ,采用叉树数据结构 ,完成了几种单段和多段翼型以及三维机翼的网格生成 .应用中心有限体积法 ,对其绕流问题进行Euler方程数值模拟 ,并将计算结果与实验数据进行对比 .在机翼绕流数值模拟的基础上 。

采用流动控制的超声速内埋物投放特性研究

针对马赫数Ma>3飞行状态下的内埋物安全投放难题,提出了两种适用于非平坦舱体外形的超声速内埋物投放分离过程的流动控制方法:第一种方法采用了圆棒扰流器,第二种方法采用气帘喷流。为了验证两种不同流动控制方法的效果,引入结构嵌套六自由度动态网格技术和基于k-ω湍流模型的Navier-Stokes方程计算,对包括重力投放、弹射投放、采用圆棒扰流器的重力投放和采用气帘的重力投放等4种不同的投放分离状态进行了动态全过程的计算对比分析。通过对仿真计算结果分析发现,当来流马赫数Ma∞>3时,采用流动控制的投放物分离运动特性产生了明显的变化。由投放物下落过程中的俯仰偏航特性可以得出:采用圆棒流动控制有利于安全分离;气帘流动控制具有应用潜力,但采用这种方法需要针对特定的投放条件进行优化,否则可能诱发投放物在俯仰方向的姿态发散。