高超声速再入飞行器气动加热计算方法研究

气动加热计算是高超声速再入飞行器的关键技术之一.文中用CFD方法获取边界层外的无粘数值解,代人边界层内工程方法的计算公式,获得热流密度.驻点区热流密度计算采用Fay-Riddle公式,非驻点区采用Eckert参考焓方法.通过与风洞实验和纯粹数值方法的结果相比,验证了采用边界层外无粘数值解和边界层内工程算法相结合来计算飞行器表面热流密度的可行性.     

弹丸与身管耦合振动问题的迭代解法

为实现弹丸与身管耦合振动模型的快速准确数值计算,提出了弹丸与身管耦合振动问题的迭代求解方法。在分析弹丸与身管耦合振动动力学特性基础上,通过将弹丸在身管内运动时间离散化,实现了耦合振动连续过程离散化。基于微分方程理论,利用迭代计算方法对弹丸在身管内运动时对身管上各个点引起的耦合振动进行求解,进而求解出弹丸连续移动时对身管引起的耦合振动。在考虑弹丸惯性效应和梁的曲率变化条件下,构建了迭代解法的程式化流程,使得该方法更加易于实现数值计算。利用该方法对弹丸与身管耦合振动模型进行数值求解,结果表明该解法能快速有效地实现对弹丸与身管耦合振动问题的求解。     

弹丸绕流流场贴体网格自动生成研究

贴体曲线网格的自动生成是弹丸绕流流场数值模拟技术的重要组成部分.本文采用Thompson任意曲线网格生成方法和非齐次离散源项,研究了弹丸流场求解域的网格生成问题.实际的流场计算表明,用这种方法生成的曲线网格,完全满足弹丸绕流流场Navier-Stokes方程数值模拟的需要.     

基于化学反应的高超声速弹丸头部气动热预测

为了准确预测高超声速弹丸表面的气动热问题,在考虑热化学反应的情况下,基于SST k-ω、表面反应和二维非稳态热传导方程,建立了高速流场与弹丸结构紧密耦合的传热模型,并以某外形高超声速弹丸为研究对象,采用数值模拟方法,在不同飞行高度、不同飞行马赫数等条件下对比计算了有、无考虑化学反应时弹丸表面的气动热分布情况。计算结果表明,考虑化学反应对弹丸表面的热流密度有较大影响,弹体表面温度及其驻点处温度均有明显提高; 在飞行马赫数为5.5,飞行时间为1.5 s的情况下,随着飞行高度的增加,弹丸驻点处及弹身表面的温度会降低,但各高度上弹丸驻点处的温度在考虑化学反应较未考虑化学反应时高约200 K; 随着来流马赫数的增加,化学反应产生的热量越多,弹体表面及驻点处的温度增加越大。研究结果对高超声速弹丸的气动热预测与热防护具有一定的参考。     

射表编拟中弹丸气动力特性数值模拟技术

为求解射表编拟中弹道计算所需的弹丸空气动力系数,采用有限容积法求解N-S方程、S-A湍流模型并考虑具体边界条件,借助FLUENT模拟弹丸外流场.对某型榴弹实现了流场模拟,得到了攻角为0°、4°、8°和马赫数为0.6~2.1时的弹丸阻力系数、升力系数、俯仰力矩系数.通过该弹气动力系数数值模拟计算值与雷达数据提取值、工程计算值、纸靶试验值进行比较,表明数值模拟得到的曲线规律较好.在此基础上,采用阻力、升力符合系数修正方法,实现了数值结果在射表编拟中的应用,且精度满足射表编拟等弹道计算应用的需要.     

多发弹丸同时起爆下破片空间分布实验研究

为了研究多发弹丸同时集中起爆时的破片空间分布规律,通过自行设计模拟弹丸,利用松木板作为长方形靶板,按照靶场试验要求分别对单发弹丸爆炸和多发弹丸爆炸所形成破片的空间分布规律进行了实验研究,得到了两种情况下弹丸破片飞散密度分布规律,并对单发弹丸爆炸和多发弹丸爆炸的破片飞散密度进行了对比分析研究.研究结果表明:多发弹丸爆炸时的破片分布与单发弹丸爆炸时的破片分布具有相同的规律,但在弹丸弹轴法向附近,多发弹丸的破片飞散密度分布概率小于单发弹丸.     

金属风暴武器阻拦射击面与分布密度关系

为提高金属风暴武器系统射击效能,根据舰载金属风暴武器系统的特点,建立了金属风暴武器系统饱和阻拦射击面和毁伤效能计算的数学模型并进行了实例仿真计算,研究了弹丸总数有限情况下的弹丸分布密度、阻拦射击面与毁伤效能之间的关系.实例仿真结果表明,在弹丸总数有限的情况下,目标命中平均弹丸数与必须毁伤命中数相等时,对应的阻拦射击面和弹丸散布密度能使毁伤概率最大.     

弹带对高速旋转弹丸气动特性影响的数值模拟

为了研究弹带对高速旋转弹丸气动特性的影响,采用2阶Roe差分格式求解三维Navier-Stokes方程,湍流模型为SST k-ω模型。采用滑移网格技术处理弹体旋转引起的运动边界。以文献［6］进行风洞实验的155 mm无弹带弹丸为算例,数值计算结果与风洞实验数据吻合良好。分别对含弹带与无弹带弹丸在不同来流马赫数与攻角条件下的绕流场开展数值模拟,得到二者流场结构图谱及气动特性差异。分析结果表明：两种弹丸计算模型在弹带之前的压力分布基本一致,但弹带将诱导弹丸气动阻力面积增大,阻力系数有一定程度的升高,而且在弹带之后二者的压力分布差异较大;弹带因素对旋转弹丸气动特性的影响不可忽略。     

超声速弹丸高空流场数值模拟与稀薄气体效应研究

利用直角坐标网格技术研究高超声速稀薄气体流动的DSMC模拟方法,编制了高空弹丸外流场数值模拟通用计算程序,将本方法的计算结果与有关文献中公布的理论模型数据进行了对比,验证本方法的正确性。模拟了稀薄流下不同海拔高度尖拱型弹头和其他外形弹头的在超声速来流中的流场,并推广至不同外形弹头气动受力情况的计算,研究其稀薄效应。分析比较发现了随着海拔高度的升高,稀薄效应使弹丸的激波层厚度增加,外部流场压缩性减弱,表面的热流密度有所降低。相比于尖拱型弹头,钝头弹丸在驻点处所受的压力较小,尾部较强,符合高超声速飞行器钝头弹体的受力规律。     

后效期弹丸加速过程的数值模拟

弹丸出膛后,其大位移运动和非恒定的运动速度是膛口流场数值模拟中的难题,为了解决这一难题,运用网格局部重构技术处理弹丸的大位移运动,将对称轴定义为网格变形边界,这使得弹丸在对称轴上的运动过程中不会导致对称轴上的网格体积为负,通过求解轴对称ALE方程组对弹丸出膛后的运动过程进行了数值模拟.由计算结果可以看出整个膛口波系结构的变化过程和弹丸先加速后减速的过程.     

装配过盈量对某枪弹底火感度的影响

研究了某枪弹底火以不同过盈量压入药筒后的撞击感度变化情况，基本明确了装配过盈量对底火感度的影响趋势。     

导爆管雷管延期体结构改进

本文主要介绍了索式延期体的纺织方法，其秒量与铅结构延期体秒量的精度对比，并探讨改进的目的和意义。     

弹上线束电磁兼容仿真研究

导弹电磁兼容已经成为导弹现代设计中必须考虑的问题,尤其是弹上复杂线束在导弹电磁兼容问题中占有重要地位。文中以某型号导弹为背景,基于CableMod软件平台,采用仿真预测试的方法研究导弹电磁兼容问题,讨论了如何建立适用于仿真的导弹结构模型与电气模型,并对导弹内复杂线束间的串扰,以及弹体对线束产生辐射的影响进行了仿真和分析。仿真结果表明,线束内电源线与信号线分开敷设,且双绞屏蔽后相互串扰明显降低,并提出使用弹壁电缆套管代替U型电缆罩,能避免因缝隙产生的电磁泄露,抑制电磁辐射,有助于通过电磁兼容测试。     

一种便携式红外目标模拟器

设计了一种头罩式便携红外目标模拟器,采用微型黑体作为红外辐射源,采用卡赛格林平行光管作为光学系统,在可调光阑和电机的配合下,能够快速模拟出不同辐射强度、不同大小的红外目标。     

脉冲推力器用烟火型装药燃烧性能研究

采用光纤测速方法,研究了脉冲推力器用烟火型装药药剂配比和装药密度对燃速的影响。通过密闭爆发器,测试了药剂的燃速压强指数。结果表明,不同配比的药剂虽然初期燃速不同,但后期燃速趋于相同;随着装药密度增大,燃速先增加、后减少;在装药密度1.45 g/cm³时燃速最高,可达到800 m/s. 在所测试压强范围内,烟火型药剂的压强指数为0.736 4,说明该烟火型装药药剂在一定压强范围内可稳定工作,能够实现脉冲推力要求。     

迎角对导弹初始弹射弹道的影响

针对导弹发射的机弹分离过程存在较大不稳定性问题,通过求解流体动力学方程组和刚体六自由度运动方程,仿真分析了迎角对空空导弹初始弹射弹道的影响。参照美国阿诺德工程发展中心开展的一项使用标准机翼/挂架/带舵外挂物模型的捕获轨迹法试验,建立了相似的几何仿真模型并进行了数值计算。通过数值计算结果与文献［29］中风洞试验结果进行对比分析,验证了数值计算方法的可行性;采用该方法计算和分析了四代战机在不同迎角下内埋弹射空空导弹的初始弹道。结果表明：在超声速条件下,迎角变化对导弹初始弹射阶段的六自由度运动有明显的影响;随着迎角的增大,导弹俯仰运动更剧烈、横滚角度更大、偏航角度更小,机弹分离的速度明显下降、分离的安全性逐渐降低。     

水下激光引信探测环境特性分析

激光引信具有定距精度高，抗电磁和声波干扰能力强的特点，若鱼雷配有激光引信则可以提高其毁伤概率，使鱼雷在现代海战中发挥更大作用。在简要分析海水的组成及其光学特性基础上，确定了水下透光窗口，讨论了激光束在水中的传输特性，得出了一些有意义的结论，为科学设计水下激光引信提供了理论依据。     

地下结构震动响应数值方法研究

随着计算机技术的飞速发展,数值计算已经成为模拟在各种介质中的爆炸过程及其近场波动效应的重要研究手段。针对目前爆炸技术在工程的重要应用课题之一,即地下结构在爆炸载荷作用下的震动响应数值方法进行了较深入的研究,研究了适用于松动爆破的爆破震动的等效模型,该模型简单可行,基本反映了爆破震动过程的物理特征。利用该模型对爆炸载荷作用下地下结构的震动过程进行了模拟,分析爆破在介质中激发的瞬态扰动及其传播的特征,如频率特征、振幅变化规律等,通过与实验数据进行对比,解释了近场爆炸现象并为实验提供理论依据。通过场地模拟实验的数值模拟验证了方法的宥效性,为后续工作打下了良好的基础。     

尾翼稳定脱壳穿甲弹全弹道多目标优化设计

本文应用最优化理论和方法对尾翼稳定脱壳穿甲弹的装药结构和弹形结构进行了全弹道多目标优化设计.首先从装药结构和弹形结构计算出发,建立了尾翼稳定脱壳穿甲弹的内弹道、外弹道(含空气动力)、终点弹道计算模型,然后应用三种不同类型的优化方法对火药弧厚、装药质量、弹头长径比、弹芯直径、弹体圆柱部长径比五个设计变量进行了多目标优化设计,得到了比较满意的结果.     

硝化棉的抗静电性能

以硝化棉作为原料,选择碳系导电填料,通过液相共混复合法,制备了抗静电硝化棉薄膜。用高阻计和静电感度测试仪、电子万能试验机及场发射扫描电子显微镜分别表征了抗静电硝化棉薄膜的抗静电性能、力学性能以及微观形貌。结果表明,当添加1％的碳系导电填料时,抗静电硝化棉薄膜的表面电阻率和体积电阻率分别为：2．2×109Ω和7．5×109Ω· m,相比纯硝化棉,分别降低了6个数量级和3个数量级。其静电火花感度为2．31 J,相比纯硝化棉,增大了14％,显示最佳抗静电性能。力学性能参数有所提高,说明导电填料的加入,不会削弱硝化棉本身的力学性能。制品内部形成的均匀导电网络会使静电荷消散。