整体式整流罩高速分离流固耦合仿真

低空大动压条件下,为了确保整体式整流罩与飞行器之间的安全分离,提出运用多体动力学与气动载荷耦合建模与仿真技术来对整体式整流罩分离过程进行研究。建立了整流罩分离系统多体-气动耦合动力学模型。多体动力学模型根据拓扑结构采用第一类Lagrange方程构建,气动载荷模型根据气动数据包采用双线性插值方法通过S函数构建,基于Simulink构建了整流罩分离流固耦合动力学模型。通过联合仿真研究了典型工况条件下整流罩分离的动态特性,研究结果表明:负攻角条件下整流罩分离过程中会与飞行器头部发生干涉,其它工况条件下整流罩分离是安全的,研究结果对整流罩分离安全性设计具有重要的工程价值。     

固定舵二维弹道修正弹气动特性分析

为了分析固定舵二维弹道修正弹的气动特性,应用UGNX建模软件对其进行三维实体建模。应用ICEM软件划分其网格模型,采用局部网格加密技术对弹体周围网格进行加密;应用Fluent软件对网格模型进行仿真计算,得到固定舵二维弹道修正弹的气动参数。通过将气动仿真数据与风洞试验数据进行对比,确定仿真结果可靠性。分析气动仿真所得数据,得出修正弹气动参数随马赫数和攻角的变化规律,为固定舵二维弹道修正弹气动特性和固定舵参数研究提供依据。     

燃气舵气动特性试验和数值分析

采用试验和理论计算方法,研究推力矢量发动机燃气舵气动特性问题,在风洞和热喷流试验的基础上,建立了发动机试验的六分力模型,进行了2发发动机的点火试验;选择三维、粘性湍流模型及与试验发动机相近的几何模型为数值计算模型,对照发动机试验状态进行了计算.结果表明试验方法和试验模型正确,计算结果和试验结果具有一致性.     

固定翼二维弹道修正弹气动特性分析

在二维弹道修正方法的基础上,提出固定翼式二维修正弹的修正模型。针对大口径炮弹的飞行情况,设计了修正弹的物理模型。对炮弹及修正部整体三维建模,计算域六面体机构性网格离散。运用CFD流体计算软件,采用滑移网格计算技术对修正部及整体进行了计算分析,得出了修正部旋转舵力矩及控制舵力随马赫数的变化规律,为以后的固定翼修正方式的研究提供了气动依据。     

机载导弹导轨式高过载发射动力学特性分析

随着载机机动性能的提高,机载导弹在载机高过载机动条件下的导轨式发射技术将日益重要。针对导轨式高过载发射,提出导轨前端悬臂梁段采用柔性体,其余部分采用刚性体的建模方法,该方法既有较好的计算效率,又能很好地模拟发射过程。采用有限元离散法结合拉格朗日多体动力学理论建立了导弹导轨式高过载发射动力学模型,仿真分析了导弹的离轨过程,结果表明:在高过载机动条件下,导弹分离速度和分离姿态会偏离理想设计值;导弹滑块与导轨之间的作用力会增加;发射时弹体与导轨可能发生干涉碰撞,影响发射安全性。     

模拟发射环境下的引信瞬态响应方法

针对低过载、高价值引信研发成本高,以及双环境力约束方法存在不足的情况,提出了模拟发射环境下的引信瞬态响应方法。该方法采用炮射试验弹模拟引信内弹道环境,建模并分析引信在试验弹中的瞬态动力学特征、模态与谐波响应。试验验证结果表明,该试验弹模型代替目标弹进行仿真分析具有可行性,对引信发射环境试验的测试体系建立具有参考意义。     

固定鸭舵导引组件修正力模型改进及参数辨识

固定鸭舵双旋弹道修正弹通过调整固定鸭舵相位角控制修正力方向,从而改变弹体姿态,实现弹道修正。准确的导引组件修正力模型是提高修正弹修正精度的关键。本文在风洞试验基础上验证了数值计算的有效性。针对非零攻角下翼身干扰不对称现象,基于小扰动理论建立了基于4片舵片考虑翼身干扰的修正力模型。使用计算流体力学(CFD)所得数据,通过Levenberg-Marquardt算法对修正力模型进行参数辨识。辨识结果表明：基于4片舵片气动模型的y轴方向、z轴 方向修正力随相位角呈正弦规律变化;在给定马赫数情况下,所建立的气动模型弹头对舵片的干扰系数对攻角变化不敏感,干扰系数随攻角相对变化小于4.9%;所建立的修正力气动工程模型y轴 方向和z轴方向修正力的残差平方和比现有模型更小,头部修正组件的修正力模型与CFD计算结果吻合较好。     

二维修正弹修正组件反旋与不旋气动特性对比

为了研究修正组件反旋与不旋对弹箭气动特性的影响,在CFD软件中采用滑移网格方法对双旋二维弹道修正弹在不同攻角、马赫数下的气动特性进行了数值模拟,得到了气动特性变化规律,研究了鸭舵在不同滚转角下弹箭的修正能力,着重分析了修正组件反旋与不旋时该弹气动特性的差异。研究表明,修正组件反旋以后阻力系数与升力系数有所下降,非零攻角下该弹始终会有侧向力存在,通过控制同向舵的周向位置可以对射程和飞行方向进行修正。     

无翼式布局制导火箭弹俯仰操纵气动特性

为了研究某无翼式布局制导火箭弹进行俯仰操纵时非线性气动特性对弹箭操纵性的影响,通过模型风洞试验和数值计算相结合的方法,分析了不同马赫数、舵偏角和攻角等因素对该火箭弹气动特性的影响。对模型进行超声速风洞试验,试验结果表明,俯仰操纵负舵偏角时俯仰力矩系数导数随攻角先增大后减小,正舵偏角时俯仰力矩系数导数随攻角先减小后增大。采用ANSYS FLUENT对不同工况下该弹气动特性进行数值计算,计算结果表明,得到的俯仰力矩与风洞实验结果吻合较好,最大误差仅为4.6%。各部件气动特性分析结果表明:弹身的压心在负舵偏角时前移,正舵偏角时后移; 上尾舵受弹身干扰影响法向力效率降低; 负舵偏角时下尾舵的法向力系数导数随攻角减小,正舵偏角时下尾舵的法向力系数导数随攻角增大; 各部件共同作用下弹箭气动特性呈非线性。     

弹射式导弹发射对超音速飞行载机的动力学影响

在载机超音速飞行发射导弹时载机通过弹射装置施加在导弹上的弹射力大且作用时间短,对载机的扰动较大,会影响到载机和导弹的安全分离.为了研究该扰动下载机的动力学响应,建立了载机的作超音速自然飞行的动力学模型,并验证了该模型的合理有效性,同时设计了一套弹射式发射架.研究结果表明弹射力对载机的运动有一定影响,但是对导弹的出舱速度影响显著,载机对弹射架位置的变化动力学响应明显,多刚体的弹射系统能够按要求发射导弹.     

舰炮制导炮弹弹托分离过程非定常流场数值模拟

为了研究次口径舰炮制导炮弹弹托与炮弹的分离安全性及分离过程中的气动干扰,采用基于动网格技术的非定常CFD数值模拟方法,同时耦合求解弹托六自由度弹道方程,对弹托与炮弹的分离过程进行了模拟计算.给出了分离过程中炮弹和弹托各自的气动特性,及弹托分离轨迹和姿态角变化规律,分析了弹托与弹体间的气动干扰特性.结果表明,弹托能够与炮弹安全分离,在分离初期炮弹和弹托之间存在显著的气动干扰,分离一定距离后弹托对炮弹的气动干扰消失.文中为次口径舰炮的弹托分离技术研究提供了数据支撑和理论依据.     

旋转控制固定鸭舵二维弹道修正弹气动特性

为研究旋转控制固定鸭舵二维弹道修正弹的气动特性,采用风洞实验方法,对该弹气动特性随马赫数、攻角以及舵偏角的变化规律进行了研究。结果显示：在实验研究马赫数、攻角和舵偏角范围内,舵偏角增大对模型有一定增阻作用;模型升力系数随舵偏角增大而增大、随攻角呈线性变化关系;在相同马赫数和攻角下,俯仰力矩系数和滚转力矩系数随舵偏角的增大而增大。该研究结果为旋转控制固定鸭舵二维弹道修正弹的弹道设计和研究提供了参考依据。     

双模制导航弹静稳定性数值分析

采用二阶Roe格式求解三维N-S方程,根据航弹雷诺数较高、计算网格不规则的特点,选用Spalart-Allmaras代数模型。首先,对卫星制导航弹绕流流场进行大量数值模拟,与风洞吹风试验数据对比,验证了数值方法的有效性。在此基础上对双模制导航弹在不同的攻角和不同来流速度以及不同舵偏角下的绕流流动进行数值模拟,对航弹的升阻特性、纵向静稳定性进行了详细分析,获取的气动参数分布规律对此类双模制导航弹气动布局设计具有一定的参考价值。     

大型整流罩地面分离技术

应用大型有限元软件Abaqus计算了地面气动载荷作用下大型整流罩分离过程。研究了无气动载荷、气动等效载荷和耦合欧拉-拉格朗日(CEL)流固耦合模型对整流罩分离过程中重要运动参数的影响,应用空腔模型设计计算了多气室排气式气囊对整流罩的安全回收。结果表明,CEL和空腔模型计算结果与试验结果基本一致。     

无人机导弹滑弹一体式发射对机翼的气动干扰

无人机机载导弹发射产生的尾喷流对机翼的气动干扰影响载机飞行安全。本研究以Fluent软件为基础,采用二维非结构动网格技术并选择标准k-ω二方程湍流模型,对导弹沿导轨弹射滑行后点火和直接点火的发射过程分别进行数值模拟,并对两组结果进行对比。结果表明：滑弹一体式发射装置在一定程度上降低导弹尾喷流对机翼的气动影响。该研究为无人机导弹滑弹一体式发射装置的研究提供一定参考。     

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。     

装甲车辆发动机载荷谱仿真与试验研究

载荷谱是装甲车辆发动机结构寿命研究的根本依据。为深入研究发动机载荷谱,以某型装甲车辆为研究对象,基于发动机工作过程数值计算方法、多体动力学理论和联合仿真技术,建立了包括动力装置、传动装置和行动装置的整车动力性能仿真模型。模拟了车辆行驶过程中驾驶员操作和路面状况对发动机动态工况的影响,并自主设计了挡位、车速传感器,通过实车试验对模型进行了验证。统计分析了装甲车辆发动机典型任务剖面下的载荷参数时间历程,得到了发动机及其零部件载荷谱,为基于载荷谱的装甲车辆发动机可靠性设计和试验提供了依据。     

车载导弹发射架结构有限元分析与拓扑优化设计

发射架是车载发射装置的关键承力构件之一，其结构刚度和固有频率等静动力学特性对导弹发射精度具有重要影响。以某车载导弹发射架为研究对象，通过多种行军过载和载弹工况的有限元建模与分析对比，研究发射架的受载特点，提出导弹装填、卸载和发射作业序列规划的一般指导原则。进而对发射架结构进行多工况条件下的拓扑优化，讨论挤压约束、最小和最大尺寸约束对拓扑优化结果的影响。根据拓扑优化构型对发射架进行重构设计，对优化设计进行有限元校核分析。分析结果表明，与原有设计相比，拓扑优化设计后的发射架结构减重超过10%,且几乎所有考虑工况下的刚强度均得到改善，刚度最大增幅达到21.47%,等效应力最大降幅达到31.97%;前6阶固有频率提升超过12%,对于减小发射扰动具有重要意义。     

空空导弹发射在轨段分离安全性研究

对于载机机动环境中顺序离轨分离的空空导弹,导弹发射中在轨段弹架分离涉及导弹发动机和载机安全,其分离安全分析是导弹结构强度设计中必须解决的关键技术问题。本文采用MSC．Dytran软件,对导弹的轨上运动过程以及导弹结构动力强度进行了系统建模和仿真分析,为导弹发射中在轨段分离安全提供了一种有效的解决途径。     

某自动榴弹发射器刚柔耦合发射动力学仿真

为研究某自动榴弹发射器射击时的动态特性,将弹链和枪架腿杆考虑为柔性体,运用ADAMS和ANSYS软件建立了该榴弹发射器的刚柔耦合动力学模型,确定了膛底压力、导气装置的气室压力、抽壳阻力、弹簧作用力等载荷参数,并验证了模型的可信度.在此基础上,研究了弹丸、枪管、自动机、复进簧和供弹机构等部件的动力学特性;分析了射角和自动方式对自动机运动特性的影响.仿真结果表明,该榴弹发射器结构设计合理,身管短后坐-导气式的混合式自动方式能够保证自动机在不同射角下完成各项动作,供弹机构工作可靠.