无伞双翼末敏弹翼片安装角对其稳态扫描作战指标的影响

为认清无伞末敏弹翼片安装角对其稳态扫描作战指标,如扫描角、扫描速率、扫描范围等的影响,通过四元数方法,建立了无伞双翼末敏弹的运动方程,对其稳态扫描阶段进行了数值仿真与分析。结果表明:相比于传统的欧拉法,四元数方法可避免数值仿真的退化,优化稳态扫描仿真结果;末敏弹翼片的安装角对扫描角、扫描速率、扫描间距有着重要影响;随着安装角的增大,扫描角和扫描间距逐渐增大,当扫描角过大时,末敏弹将出现失稳现象。该文研究有助于认清末敏弹的稳态扫描原理,对今后的工程试验具有重要的指导意义。     

质量分布特性对无伞末敏弹扫描特性的影响规律

为探讨无伞末敏弹的质量分布特性对其扫描特性的影响规律,在分析质量分布非对称力学表示方法的基础上,建立了考虑质量分布非对称时的弹丸动力学模型,编制了模型的仿真计算软件。以某型非对称末敏弹的结构参数和气动参数为依据,仅改变质量分布特性参数进行数值积分计算,得到了扫描转速、扫描角与横向、纵向转动惯量比以及与动不平衡角之间的关系,为通过调整质量分布参数来调整扫描参数提供了依据。     

单翼与有伞末敏子弹的扫描比较及分析

末敏子弹的铅直落速、扫描频率及扫描间距是其稳态扫描的重要参数,对利用四元数法的欧拉运动学方程得出的仿真结果系统的比较了两种子弹的这些参数。结果显示单翼末敏子弹以其强非对称性的气动力结构形成的稳态扫描较之有伞末敏子弹具备落速更快、扫描频率更高、扫描间距更为密集的优点。鉴于实际作战环境中横风的存在,分别设定风速比较,结果表明单翼末敏子弹受横风的干扰较小。较之有伞末敏子弹,单翼末敏子弹有着无可比拟的优势。     

无伞双翼末敏弹稳态扫描段受力分析

为研究无伞双翼末敏弹的运动规律,针对无伞双翼末敏弹弹体结构不对称、质量分布不对称的特点,建立了相应的坐标系,给出了相应的坐标转换矩阵,分析了作用在其上的所有力和力矩,推导出了各力和力矩的表达式.以某组气动参数和结构参数为例,采用所建的力和力矩模型进行弹道计算,可以形成稳态扫描运动.表明所建模型是正确的,可用于指导该类末敏弹的总体设计.     

四元数在单翼末敏弹扫描仿真中的应用

用欧拉角法表示单翼末敏弹扫描运动微分方程时,过多的三角函数计算容易导致系统微分方程出现奇点和传递误差,进而导致计算结果失真,针对此问题,选择四元数法来表示欧拉运动学方程,并对其系统微分方程进行修改,比较两者在描述单翼末敏弹扫描运动时的计算机仿真图形.结果表明,相比传统的欧拉角法,四元数法的算法更优化,适合于计算在各种姿态下的扫描运动,更能客观、准确地揭示单翼末敏弹的扫描规律.     

单翼末敏弹稳态扫描段影响因素分析

考虑到单翼末敏弹的稳态扫描段对其作战效能的影响至关重要,结合其强非对称的气动力结构参数,利用基于四元数法动力学方程的计算机仿真,逐一列举并探讨了翼长、转角、弹重、翼端物重和弹体相对中心对称轴转动惯量对铅直落速、扫描频率、扫描角及扫描间距的影响。仿真结果表明通过调整上述结构参数可以得到理想的扫描参数,其规律也为设计满足具体实战环境所需的单翼末敏弹提供了较好的理论依据。     

单翼末敏弹扫描运动研究

稳态扫描技术是末敏弹系统研制过程中的关键技术之一.本文在分析末敏弹现有稳态扫描技术优缺点的基础上提出了一种新的技术,即用端部配重的单侧翼,也即用人为的子弹质量和空气动力的强非对称实现稳态扫描.分析了此种末敏弹系统的受力情况,建立了系统的二体运动模型,并详细讨论了此模型中约束力及约束力矩的消元化简方法,推导出了适于上机编程的标准形式的方程组,并用其编制了诸元计算程序.程序算例表明这种结构可以实现稳态扫描并用作稳态扫描装置,该动力学模型可以用于末敏弹总体及其稳态扫描装置设计的研究中.     

柔性单翼末敏弹扫描运动研究

使用一个端部配重的单侧翼,以提供强非对称的气动力矩而导旋的单翼末敏弹系统,越来越受到各国末敏弹研制者的重视.在这种系统中,单翼的柔性变形是客观存在的.在小变形的假设下,分析了系统的受力情况,建立了系统的7自由度模型.程序算例表明,这种柔性结构可以实现稳态扫描,因此该模型可用于末敏弹总体及其稳态扫描装置设计的研究中.     

S-S双翼末敏弹气动外形优化设计

为获得S-S 型双翼末敏弹最佳尾翼气动外形,基于计算流体力学和正交试验方法,以S-S 型末敏弹模型的气动参数为源数据,对尾翼弯折面积和弯折角两因素组合进行优化设计,得到了此类型末敏弹尾翼参数对气动特性影响的主次关系,并提出了满足最大阻力系数和最大极阻尼力矩系数的末敏弹尾翼结构。结果表明:优化所得气动结构比优化前模型阻力系数提高7. 11%,极阻尼力矩系数提高15. 77%。高塔自由飞行试验结果显示:优化所得气动外形末敏弹落速为30. 0 m/ s,转速为11. 5 r/ s,下落过程中落速和转速及扫描角保持稳定,满足稳态扫描的要求。     

弹性翼S-C型末敏弹气动特性研究

采用双向流体-固体耦合方法对无伞末敏弹进行气动弹性分析,研究了末敏弹尾翼在气动力作用下的变形规律,并对尾翼变形后的末敏弹系统进行气动特性分析,总结了末敏弹气动参数、尾翼挠曲变形随运动攻角的变化规律。研究结果表明,末敏弹的阻力系数和转动力矩系数均随着攻角的增大呈先增加、后减小的趋势,升力系数则随着攻角的增大呈单调递增趋势;自由飞行试验结果显示,与刚性翼末敏弹相比,弹性翼末敏弹的气动参数仿真值与试验值更为贴近。     

间断采样导致末敏弹大范围扫描盲区的消减对策

为消减末敏弹在间断采样模式下搜索目标导致的大范围盲区现象,通过建立间断采样模式下扫描点的分布模型与案例演示分析该现象的成因:离散标准化极角的周期性重复或小幅递进.基于此规律,通过理论推导分别分析研究无伞无翼末敏弹、有伞或有翼末敏弹大范围盲区现象的几何特征与形成条件,并通过试验数据验证该现象的工程意义;根据该现象的形成条...     

SC型双翼末敏弹尾翼结构方案设计

为寻求SC型双翼末敏弹实现稳态扫描的最佳气动外形,运用计算流体力学方法建立了SC型末敏弹的气动特性仿真模型,基于正交试验法对SC型尾翼末敏弹的翼片结构参数进行了优化设计。分析了尾翼面积、弯折角对SC型末敏弹气动特性的影响规律,得到了尾翼参数对双翼末敏弹阻力系数和极转动力矩系数影响的主次关系。在此基础上分析得到一种可以同时满足大阻力系数和大极转动力矩系数的末敏弹气动外形结构。优化结果显示,优化模型阻力系数较优化前增加5.14%,极转动力矩系数增加4.53%,高塔试验表明优化模型双翼末敏弹能在下落过程中保持稳定。研究方法和结果可为双翼末敏弹的气动布局和优化设计提供参考。     

末敏子弹稳态扫描角仿真模型研究

基于末敏弹的工程实践以及目前末敏子弹稳态扫描的研究现状,提出了以系统参数优化为目的的扫描角双频仿真模型。针对某末敏子弹,通过对实测扫描角数据的处理,获得了模型中相关参数的取值范围,并依据实际结果进行了扫描角模型对比。仿真结果表明,采用双频扫描角模型得到的目标捕获概率和命中概率与实际结果相比误差较小,优于单频扫描角模型。     

末敏弹稳态扫描段扫描间隔分析

论述了末敏弹扫描间隔产生的原因,分析了扫描间隔对末敏弹扫描幅员计算方法,评定射击效率方法以及对目标选择等的影响,为研究末敏弹的作战使用提供了科学依据.     

尾翼滑翔增程炮弹最大滑翔距离研究

根据尾翼滑翔增程炮弹的空气动力特性和飞行弹道特性,对其滑翔距离进行了分析研究,在一定的假设条件下,得出水平滑翔距离计算公式,在不考虑滑翔时高度对下降段射程的影响的情况下,推导了最大滑翔距离的计算公式,所得结果对于尾翼滑翔增程炮弹的外弹道设计具有一定的参考价值。     

新型掠飞末敏弹的捕获概率分析

针对掠飞末敏弹新型扫描机理的作战效能进行评估,研究末敏弹在弹道末段的捕获特性。通过坐标变换的方法得到掠飞末敏弹的扫描线方程,耦合求解其六自由度弹道方程组,得到了弹丸的稳态扫描区域,通过证明扫描依赖区结论,进一步推导求解了捕获概率的解析公式。结果表明：掠飞末敏弹的空间扫描轨迹为螺旋线、扫描区域为圆柱体,平面上的扫描区域为左半椭圆;增加弹丸初速、降低弹丸射角、准确预估目标运动,能有效提升掠飞末敏弹的捕获概率,其中初速的影响更胜一筹;解析公式求得捕获概率与蒙特卡洛打靶法计算结果吻合较好,验证了公式的正确性。     

Computational and Experimental Investigation on Aerodynamic Characteristics of Terminally Sensitive Projectile with S-C Shaped Fins

The design of terminally sensitive projectile scanning platform requires a better understanding of its aerodynamic characteristics.The terminally sensitive projectile with S-C fins has a complex aerodynamic shape,which is constructed with small length to diameter ratio cylindrical body on which two low aspect ratio fins are installed.The study focuses on the effect of fin aspect ratio on the aerodynamic characteristics.Simulation was carried on based on computational fluid dynamics(CFD) method,and the pressure distribution characteristic,drag coefficient,lift coefficient and rolling moment coefficient varying with attack angle were obtained.A free flying experimental investigation focused on the kinetic aerodynamics was made.The results show that the fins provide sufficient drag to balance the terminally sensitive projectile weight to keep it flying at low and stable speed.The lift coefficient has a negative linear varying with attack angle.The rolling moment decrease with the increase in attack angle and the decrease in wing span area.     

内嵌结构对末敏弹EFP成型影响研究

为提升含有内嵌结构紧凑型EFP的毁伤效能,文中基于AUTODYN,对含有圆柱体型、圆柱体-圆柱体组合型、圆柱体-圆台组合型内嵌结构的EFP战斗部的成型形状及速度进行了模拟及分析.结果表明:在内嵌结构体积恒定的条件下,其参数在适当范围内变化时,对成型EFP的速度影响不大,但对气动外形影响较大.结论:当选用圆柱体-圆台组合型内嵌结构时,可以获得结构紧凑、长径比及速度较大(文中仿真结果分别为5和1 788 m/s)、气动外形合理的成型EFP.     

S-S型旋翼末敏弹气动特性规律研究

无伞末敏弹的稳定尾翼在母弹开舱前包裹于子弹外壁,因威力要求,子弹直径需要尽可能大,导致稳定尾翼的厚度较小,而末敏子弹下落速度较快,尾翼极易在空气动力的作用下发生挠曲变形。为深入分析尾翼结构参数对末敏弹气动特性及尾翼挠曲变形的影响规律,采用双向流体-固体耦合方法对S-S型旋翼末敏弹进行分析。研究结果显示：末敏弹阻力系数随弯折角α₂₁的增大呈递增趋势,而随其余3个弯折角的增大呈递减趋势;转动力矩系数随4个弯折角的增大均呈递增趋势,随4个弯折比的增大均呈现准线性递增趋势,随两翼长宽比的增大呈递减趋势。高塔自由飞行试验结果表明,末敏弹阻力系数和转动力矩系数的仿真误差分别不超过7.8%和6.1%,证明了双向流体-固体耦合方法分析无伞末敏弹气动特性的可行性与正确性。