干扰条件下侵彻子弹着地参数的求解与分析

侵彻子母弹的子弹着地参数决定着子弹的最终毁伤效果,是侵彻子母弹研究的重要方面,对子母弹的设计和使用具有重要的参考价值.针对侵彻子弹在飞行过程中受到的主要干扰,建立了子弹的干扰弹道仿真模型,分别将各干扰因素加入子弹干扰弹道模型中,进行弹道仿真计算,研究了各干扰对子弹着地参数的影响.仿真结果表明,母弹解爆高度偏差、子弹质量偏差、子弹气动阻力系数对子弹着地参数的影响较大,其余干扰的影响较小.     

机载布撒器绕流场数值摸拟

研究机载布撒器绕流场的结构,为气动特性分析和外形改进提供依据.以三维N-S方程为出发方程,采用S-A湍流模型,对机载布撒器的绕流场进行了数值模拟.给出了流场图像和气动特性计算结果,并将气动特性计算结果与实验结果进行了比较分析.气动特性计算结果与风洞实验结果基本吻合,数值模拟结果已得到应用.     

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.     

子母弹抛撒干扰流场的数值模拟

运用流体力学软件CFX对子母弹抛撒时的干扰流场进行了数值模拟。研究给出了当子母弹抛撒时,子弹在不同马赫数条件下和有一定夹角的情况下的气动特性。这些结论为子母弹的分离参数选择提供了参考依据。     

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。     

子母弹静态开舱抛射实验

本文根据在实验室内进行的子母弹开舱抛撒和子弹抛射模拟实验,研究了母舱抛撒方式和抛撒机构的作用原理与作用效果.详细阐述了实验装置结构组成和实验方案,进行了多发子母弹静态模拟实验,采用高速录相机和激光摄影机分别清晰地记录了子母弹的开舱抛撒和子弹运动过程.对实验结果进行了处理和扼要分析,获得了子弹运动速度.数据分析表明,在轴心强起爆条件下,黑火药呈爆燃状态.实验结果还表明,实验方案可行,子母弹模型设计基本合理,实验结果对子母弹的研究有一定参考价值.     

母弹激波对子弹气动特性影响的研究

本文应用重叠网格技术对子母弹分离过程中多体无粘超声速流动进行了数值仿真。采用NND格式 ,通过求解 Euler方程 ,给出了母弹附近的子弹气动干扰特性。     

SLAM法在分析反跑道子母弹毁伤概率中的应用

根据军用机场跑道构造特点,在子弹药探测到机场跑道的前提下,利用反跑道子母弹的面布撒优势,结合最佳瞄准点的选择,分析统计线性化伴随法（SLAM）在子弹攻击跑道命中概率中的具体应用。结合子弹探测概率及影响子弹药撒布要素,得出子弹对机场跑道的射击概率。SLAM法较传统分析方法可大幅提高工作效率,在反跑道子母弹总体设计和效能分析中具有一定的应用价值。     

SLAM法在分析反跑道子母弹毁伤概率中的应用

根据军用机场跑道构造特点,在子弹药探测到机场跑道的前提下,利用反跑道子母弹的面布撒优势,结合最佳瞄准点的选择,分析统计线性化伴随法(SLAM)在子弹攻击跑道命中概率中的具体应用。结合子弹探测概率及影响子弹药撒布要素,得出子弹对机场跑道的射击概率。SLAM法较传统分析方法可大幅提高工作效率,在反跑道子母弹总体设计和效能分析中具有一定的应用价值。     

尾翼子弹气动特性及飞行弹道

针对战术地地导弹再入速度很高以及子弹减速要求,进行了带尾翼子弹气动特性及飞行弹道研究.利用风洞实验测得不同尾翼子弹在0.7～3.0马赫数和0°～14°攻角下气动特性参数,并在此基础上结合子弹六自由度运动方程,在Matlab Simulink仿真平台下,计算和分析了增阻尾翼对子弹速度及弹道特性的影响.     

制导兵器某些气动カ问题

结合多年的研究成果和经验，对与发展制导兵器密切相关的7个气动力问题：高升阻比气动布局与气动增程、多片翼布局及气动特性、鸭式布局导弹鸭舵滚转控制耦合与解耦、子母弹抛撒分离的气动干扰、非圆截面弹体的气动特性与雷达隐身特性、格栅翼的气动特性、横向喷流控制技术进行了分析和论述。指出对这7个问题还需进行更深入的研究。     

机载布撒器对机场跑道封锁效率计算研究

分析了布撒器开舱速度和子弹时间间隔的关系,布撒器攻击角度和封锁概率及重合效率的关系,布撒器瞄准点以及瞄准点之间的距离与封锁概率的关系,在此基础上建立了布撒器效能分析模型,该模型可以计算封锁飞机跑道所需投放的布撒器数目和对跑道的封锁概率,给出了一个具体的算例,可为布撒器的总体设计提供参考.     

基于气体发生剂的子弹药气囊抛撒数值模拟研究

针对以气体发生剂为动力源的子弹药气囊抛撒数值模拟问题,采用LS-DYNA有限元软件,建立了以燃气质量流率-时间历程曲线为输入条件的子弹药气囊抛撒任意拉格朗日-欧拉流体与固体耦合计算模型,提出了采用内弹道理论和密闭爆发器试验求解气体发生剂名义燃速方程和燃气质量流率-时间历程曲线的方法。通过对装填不同药量氮气发生剂的典型子弹药气囊抛撒结构数值模拟,得到该抛撒结构下子弹药出舱速度、过载峰值随气体发生剂药量的变化规律,验证了弹箍对子弹药抛撒的促进作用。试验验证结果表明,所建立的数值模拟计算方法能较好地预测子弹药抛撒运动参数。     

子弹头部对亚音速气动特征影响数值模拟

文中根据子弹气动理论对子弹外形进行了气动优化讨论.针对带药型罩子弹药可能使用的头部外形,对子弹药简化模型进行了CFD计算和风洞测试.根据计算分析结果认为:内凹、平面、外凸三种子弹头部外形对子弹气动特性的影响集中表现在子弹的阻力系数中,其对子弹升力、偏航力、阻心位置的影响较小,附于子弹侧壁的小尺寸目标探测器导致的不对称性对子弹气动特征影响较小,不带尾翼子弹阻心位置比较靠前端,这可能影响子弹飞行稳定性要求.提出增加尾翼稳定装置来保证飞行稳定.     

采用氮气发生剂的子弹药气囊抛撒实验研究

对以氮气发生剂为抛撒药的子弹药气囊抛撒装置进行实验。研究子弹抛撒速度、气囊压力与药量之间的关系以及母弹舱体结构强度与气囊强度对子弹抛撒速度的影响,获得相关的规律。同时,也对多舱定时、定序抛撒过程进行研究。实验结果表明,采用氮气发生剂为抛撒药的技术方案是可行的,且具有峰值压力低和抛撒过载小的优点。     

“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。     

非对称×形折叠翼巡飞弹气动特性数值研究

为了研究非对称×形折叠翼巡飞弹的气动特性,在保证弹径、弹长、舵翼的弦长和暴露展长相同的情况下,分别开展了对称×形折叠翼气动布局与非对称×形折叠翼气动布局巡飞弹气动特性的数值模拟,对比了两者侧向力系数、滚转力矩系数、升力系数以及阻力系数,发现与×形翼气动布局相比,非对称×形折叠翼气动布局产生了侧向力与滚转力矩。进一步分析了非对称×形折叠翼气动布局产生侧向力与滚转力矩的原因。结果表明:在亚音速条件下,非对称×形折叠翼气动布局的升力系数与阻力系数随着攻角和马赫数的增大而增大; 非对称×形折叠翼气动布局由于舵翼沿着弹身是非对称布置的,导致了非对称的气动干扰,从而产生了侧向力和滚转力矩。非对称×形折叠翼气动布局的侧向力系数随着马赫数的增大而增大,随着攻角的增大呈现先增大后减小再增大的趋势,滚转力矩系数随着攻角和马赫数的变化较为复杂。     

跨速域大后掠角近距耦合翼气动干扰特性

为研究亚声速、跨声速、超声速及高超声速跨速域条件下,某正常式布局飞行器的大后掠角前翼对尾翼气动特性的影响和机理,通过有限体积法求解雷诺平均Navier-Stokes方程,并采用Spalart-Allmaras湍流模型对具有大后掠角近距耦合翼的飞行器绕流场进行数值模拟。计算得出受前翼气动干扰影响时尾翼的升力系数、阻力系数随马赫数和攻角的变化规律,且根据尾翼表面压力系数分布规律和周围流场结构,分析前翼对尾翼的气动干扰机理。研究结果表明：在亚声速、跨声速条件下,大后掠角前翼产生的后脱涡会影响尾翼周围的流场,尤其是尾翼前缘的绕流场,使尾翼上下表面的压力差减小,尾翼的升力和阻力系数均减小;攻角越大,前翼产生的涡流强度越大,前翼对尾翼的下洗作用越强,尾翼的升力系数和阻力系数的减小量越大;随着马赫数的增大,前翼后脱涡逐渐变弱,前翼对尾翼的干扰影响也逐渐减弱。     

扭曲尾翼弹箭气动外形多目标优化

为了提升掠飞末敏弹战术技术性能,将扭曲尾翼结构应用于弹箭气动布局,并在风洞实验基础上,结合计算流体力学、正交实验、逐步回归分析以及多目标遗传算法,对扭曲尾翼弹箭开展了以增旋、减阻为目标的气动外形多目标优化设计,最终给出了尾翼外形的Pareto优化方案。结果表明：采用扭曲尾翼结构有利于改善弹箭气动性能;所建立的气动参数代理模型,能对弹箭阻力系数和平衡转速进行准确预测,并得到了尾翼几何参数对其影响规律;基于多目标遗传算法最终得到的Pareto优化方案,达到了良好的增旋、减阻效果。该研究方法对扭曲尾翼弹箭气动优化设计具有参考意义。