非圆截面弹体斜侵彻薄靶的动态载荷特性研究

为研究非圆截面弹体斜侵彻薄靶的动态载荷特征,利用有限元软件LS-DYNA开展了圆、椭圆和非对称椭圆截面弹体在800 m/s速度下侵彻钢板的数值模拟研究,分析了着角、攻角和弹靶结构参数对弹体所受动态载荷的影响规律。结果表明:正侵彻时,3种截面弹体受到的轴向冲击载荷基本相似,但非对称椭圆弹体还会在头部和尾部过靶时分别受到横向冲击载荷作用;仅存在着角时,3种弹体的侵彻过程均可分为弹头触靶、弹头穿靶和弹身过靶3个阶段,其中弹身过靶阶段会受到持续载荷作用,弹头和弹尾过靶时也会出现两次横向载荷峰值;正着角条件下,攻角越大轴向载荷越大。攻角为正时,横向载荷首先减小然后反向增大,且缩短了侵彻持续时间;负攻角则加强了着角对载荷的影响,并增加了侵彻时间;截面不对称度大于1时,正着角的影响得到强化。此外,弹体载荷随靶厚的增大而增大,而弹体不对称度和长径比对其动态载荷的影响相对较小。

非圆截面弹体侵彻混凝土靶试验与仿真研究

为研究非圆截面弹体对混凝土靶的侵彻问题,利用30 mm滑膛炮发射平台,开展圆截面、椭圆截面和矩形截面弹体在(400～1 000)m/s速度范围内垂直侵彻混凝土试验研究,得到有效的侵彻深度数据,分析弹体动态响应及靶体的破坏特征,验证非圆截面弹体在一定条件下的相对侵彻优势。基于LS-DYNA动力学软件,建立3种不同截面类型弹体侵彻混凝土有限元模型,研究弹体侵彻过载、开坑大小和弹体抗弯强度等问题。结果表明:相对于圆截面弹体,两种非圆截面弹体的侵彻深度均有提升;由于弹体截面形状的改变,造成混凝土受力状态和破坏机理的变化是非圆截面弹体侵深提高的原因。

非圆截面弹体气动隐身一体化设计方法

从非圆截面弹体气动和隐身设计要求出发,根据多目标优化的基本概念,将Pareto方法与遗传优化搜索相结合,采用了联赛式选择复制算子、小生境技术和Pareto解集过滤器技术使解集具有较好分布特性,并在此基础上应用了旨在提高优化计算效率的响应面方法.通过采用基于N-S方程的数值求解方法计算弹体气动性能,采用物理光学法和物理绕射理论来计算其雷达散射截面积,实现了基于Pareto遗传算法的非圆截面弹体气动与隐身两个目标函数间的折衷与优化,取得了较好的优化设计结果.

非圆截面弹体附加表面积工程估算方法研究

引入附加质量、附加表面积的概念 ,给出基于细长体理论的非圆截面弹体附加表面积的工程估算方法 ,并提出了计算带倒角圆的正方形和不同顶角菱形附加表面积的通用公式 ,通过计算值与理论值的比较 ,误差在 2 %以内。并通过利用附加表面积计算的弹体法向力系数与试验值进行比较 ,法向力系数计算误差在 10 %以内 ,说明用本方法计算的附加表面积可以在工程初步估算时应用。

非圆截面弹体侧向动力学特性分析

相对于常见的圆截面弹体的动力学特性分析而言,非圆截面弹体的动力学特性分析有其特殊之处;而对于飞航式导弹其侧向的动力学特性分析方法与一般的弹道式导弹相比较为复杂。本文研究了具有非圆截面弹体和大升阻比气动外形的某类型飞航式导弹的侧向动力学特性,对研究方法进行了尝试,对结果给出了讨论。

基于响应面法的非圆截面弹体气动设计及优化

非圆截面弹体外形具有更好的气动性能、较大的配平升阻比和配平升力、较轻的质量、较大的容积.选取了4个对非圆截面弹体外形影响明显的设计变量,利用数值模拟的方法研究不同设计变量对其气动特性的影响.同时,提出了旨在提高优化计算效率的响应面方法,并采用Pareto遗传算法对目标函数进行优化求解.研究结果表明,在弹体横截面积不变的情况下,头部波阻在跨声速时占总阻力的一半以上,增大头部长细比与头部倾斜角能有效降低头部波阻.同时,合理配置尾部直径比与尾部倾斜角,可抑制尾部引起的流动分离,降低底部阻力.

非圆截面飞航导弹弹体动力学特性分析

相对于常见的圆截面弹体的动力学特性分析而言。非圆截面弹体的动力学特性，特别是侧向的稳定性和操纵性分析有其特殊之处。本文研究了具有非圆截面弹体和大升阻比气动外形的某类型飞航导弹的动力学特性，对研究方法进行了尝试，对结果给出了讨论。

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.

非圆截面导弹气动力估算方法研究

从位势理论出发 ,引用小扰动细长体理论中的部分思想 ,建立了任意截面弹体法向气动力的工程估算方法 .通过对已有的圆截面弹体气动力进行与截面形状相关系数修正 ,很方便地得到任意非圆截面弹体气动力特性 .该方法与部件空气动力学求解机翼气动力方法结合 ,可以预测任意截面导弹的气动力特性 .

三角形绕流问题的分析解

三角形截面导弹气动性能的研究主要依靠实验，理论研究尚显不足。该文构造了一种从圆柱绕流到三角形绕流的近似解析变换，给出了复势、复速度、压力系数的表达式与典型算例。这种变换可便捷地给出三角形绕流的流动图谱、流速分布以及压力系数分布。其结果对认识三角形绕流以及其他非圆截面气动性能的研究具有重要意义。

矩形绕流问题的分析解

构造了一种从圆柱绕流到矩形绕流的近似解析变换,给出了复势、复速度、压力系数的表达式与典型算例。

类AHW助推滑翔飞行器提升气动性能的布局探索

探讨了非圆截面弹身布局先进高超声速武器(AHW)的气动特性。以类AHW双锥十字小尺寸弹翼布局为研究对象,基于贝塞尔曲线方法建立飞行器外形,利用多目标遗传算法优化分析飞行器弹体布局,在此基础上对飞行器圆截面弹身布局和非圆截面弹身布局进行升阻比及压心分析;考虑总体和防热的需求,对不同截面飞行器控制舵的类型、尺寸匹配和弹体质心位置选择以及操纵面的效率进行对比分析。研究表明,类AHW非圆截面弹身布局可以实现较高的配平升阻比,合理的质心位置和舵面尺寸组合能够实现比圆截面布局更好的操纵需求。