非对称赤道阻尼力矩对远程火箭弹道的影响

针对远程火箭试验射程与计算射程不相符的问题,提出了大攻角下应考虑赤道阻尼力矩章动阻尼与进动阻尼特性的不同,推导了这种不同与攻角的关系,用奇点理论与振幅平面方程推导了在这种非对称赤道阻尼力矩作用下产生极限圆锥运动的条件,通过数值计算进行了验证.结果表明,大攻角下非对称赤道阻尼力矩能产生极限圆锥运动,可造成远程火箭攻角长时间不衰减从而增大阻力、减小射程.     

旋转尾翼弹箭极限圆锥运动稳定判据

为获得旋转尾翼弹箭极限圆锥运动稳定判据,针对现有理论方法的不足,提出了改进理论模型。该模型通过对弹箭在准圆运动状态下的振幅平面方程进行泰勒展开,从而充分考虑幅值变化对振幅平面方程中根号项取值的影响;在此基础上,根据不同参数取值情况,对其非零奇点的存在性和稳定性进行分析,导出了弹箭在非线性静力矩和非线性马格努斯力矩作用下形成稳定极限圆锥运动的解析判据,并给出两条仅与攻角方程初始参数相关的综合判据条件J₁>0和J₂>0;以某型旋转尾翼弹箭气动及结构特征参数为例,对所得理论判据进行了验证。研究结果表明,给出的稳定极限圆锥运动形成判据,与现有理论结果相比,更为全面且明确,利用所得判据条件,可方便准确地对弹箭极限圆锥运动特性进行分析判断。     

在弹道直线段上仅考虑非线性静力矩时弹丸的非线性运动

本文在仅考虑正弦静力矩和三次方静力矩的特殊情况下导出了在弹道直线段上弹丸非线性运动的解析解,得出了运动稳定的条件,分析了弹轴运动的规律,并将非线性运动与线性运动作了对比。从中可以看出非线性运动的几个主要特点,即线性运动攻角可用圆函数表示而非线性运动攻角必须用椭圆函数表示,非线性运动的稳定性和周期与起始条件有关,并且存在极限运动。     

空气动力非对称弹丸大攻角旋转共振运动研究及应用

弹丸旋转时,空气动力非对称会对弹丸的角运动产生周期性的强迫干扰,在一定条件下,可以形成弹丸纵轴相对于速度矢量成一定角度的旋转运动,这种旋转运动可用于实现无伞末敏弹的稳态扫描。在考虑弹丸所受非对称空气动力与其他力和力矩的前提下,建立了弹丸的运动微分方程,推导出了复数形式的攻角方程。以攻角方程为基础,探讨了弹丸形成稳定旋转共振状态的条件。针对某空气动力非对称弹丸进行了仿真计算,结果表明：空气动力非对称弹丸在一定条件下可以形成旋转共振运动,为无伞末敏弹的气动设计提供了理论参考。     

火箭运动的非线性动稳定判据

本文详细地讨论了非线性马格努斯力矩、赤道阻尼力矩和俯仰力矩对火箭运动的影响;引入非线性动稳定因子概念,并利用它给出火箭13种稳定运动的条件。本文给出的近似解析解可以作为根据射击试验测试的攻角数据求气动力系数的理论模型。     

在非线性恢复力矩作用下尾翼式弹丸运动的稳定条件

本文应用椭圆积分求解在非线性恢复力矩作用下尾翼式弹丸平面运动的攻角微分方程,给出了六种稳定周期运动条件,分析了非线性恢复力矩对尾翼式弹丸运动的影响,最后从理论上对迫击炮弹发生近弹的原因作了初步的讨论。     

炮弹非线性运动稳定性的劳斯-霍维茨方法

应用劳期－霍维茨方法，导出自旋炮弹等轴对称抛射体有非线性运动微分方程组的第一近似方程组平凡解渐近稳定的充分与必要条件，从而得到相应的自旋炮弹等轴对称抛射体在具有任意形式的非线性俯仰，阻尼和马格努斯力矩作用下攻角运动微分方程组平凡解渐近稳定的充分条件。     

非线性马格努斯力矩对弹丸共振不稳定性的影响

采用慢变参数法研究了低速旋转尾翼式弹丸在大攻角飞行时，受非线性Magnus力矩作用的共振不稳定性．求出了共振期间的角运动的近双解析解，经数值计算表明精度是可以保证的．还着重讨论了弹轴自由运动趋于稳志后和一般情况下发生共期间的攻角变化规律及其特性，并得出了共振期间强迫响应稳定的条件。     

固定鸭舵修正弹非线性与非定常气动数值模拟

为准确获得某固定鸭舵修正弹的气动特性,利用CFD数值计算方法对该弹的流场进行数值模拟,采用密度基隐格式与滑移网格技术,计算弹丸在静态、转动和慢圆运动下各项力和力矩的气动系数。仿真结果表明:该弹的升力系数与俯仰力矩系数的非线性气动特性与一般旋转稳定弹不同,俯仰力矩系数非线性项在亚声速区域为正值,超声速区域为负值; 该弹修正组件所受导转力矩系数在跨声速段随攻角的变化较为剧烈,在非跨声速段的变化较为平缓; 全弹的升力和俯仰力矩与修正组件滚转角、全弹进动角和进动速率都有关。     

防空制导炮弹有控弹道动态稳定性分析

简述了弹丸动态稳定性的研究状况。针对一对鸭舵、尾翼稳定式防空制导炮弹,建立了鸭舵控制作用下的有控弹道角运动模型,采用李雅普诺夫直接法导出有控炮弹自由运动动稳定条件。通过求解角运动方程,分析了舵面偏转条件下的弹丸受迫运动稳定性,分别讨论了影响自由运动和受迫运动稳定性的因素。结果表明,舵面参数与弹丸转速是影响有控弹道动稳定的主要因素,须在气动布局参数设计和弹道设计时加以合理控制。     

气动偏心角对非对称翼末敏弹扫描运动的影响规律研究

针对非对称尾翼末敏弹的结构特点,建立适合力学分析的坐标系,分析考虑气动偏心角和大攻角非线性时的力和力矩模型,推导出六自由度运动微分方程组。以某非对称末敏弹结构为例进行数值仿真计算,计算结果与实验数据相吻合,表明：与非对称翼展开方向一致的气动偏心角能够诱导弹体产生稳定螺旋扫描运动,且扫描角必定与气动偏心角共面,扫描转速随气动偏心角的增大而减小,扫描角随气动偏心角的增大而增大,且大致成线性关系,为非对称翼末敏弹的结构设计和气动设计提供了理论参考。     

鸭式布局双旋稳定弹强迫运动理论研究

为深入理解鸭式布局双旋稳定弹的动力学特性,对前体鸭舵周期性干扰引起的强迫运动进行了理论研究。建立一个简化七自由度飞行动力学模型,利用双旋稳定弹的横向运动方程组,在小攻角条件下推导出线性攻角运动模型,得到周期性舵控作用强迫项对应特解的具体表达式。通过对攻角快、慢圆运动角频率及强迫振幅变化特性在不同条件下的仿真分析,讨论该强迫运动的共振条件,分析舵面偏转角、舵面位置和极转动惯量比对共振幅值的影响。对大攻角条件下的前体转速闭锁问题进行初步分析,导出了该弹发生转速闭锁的稳定方位角及临界攻角表达式。     

旋转稳定二维弹道修正弹在固定舵作用下的角运动特性研究

为研究旋转稳定二维弹道修正弹在固定舵作用下的攻角及速度运动特性,建立了复数形式的角运动方程。推导了固定舵匀速转动时攻角的强迫运动解及固定舵产生阶跃激励时攻角的瞬态、稳态响应解析解;推导了有控时平均速度偏角的解析解,导出了平均偏角的幅值和相位角与固定舵参数的关系;提出了旋转稳定二维弹道修正弹在固定舵作用下的飞行稳定性条件。结果表明：二维弹道修正弹无控时应避免共振,有控时应限制攻角最大增量及平衡攻角幅值;有控时平均偏角的相位角较固定舵滚转角提前一个前置角。研究结果对旋转稳定二维弹道修正弹的飞行稳定性设计及制导方法研究提供了参考。     

带扰流片旋转稳定弹动态稳定性

为发展一种新型弹道修正弹,以带扰流片旋转稳定弹为研究对象对其进行动态稳定性分析。推导带扰流片旋转稳定弹的动力学模型并简化得到其非齐次角运动方程,求得攻角在阶跃激励下的瞬态响应和稳态响应解析解。根据非线性角运动方程分析旋转弹结构参数、飞行参数和气动参数对系统分岔特性及稳定性的影响,通过数值计算分析带扰流片旋转稳定弹的修正能力。结果表明：求得的攻角解析解具有较高的精度;气动参数对动力学系统平衡点的稳定域影响较大;扰流片的控制效率很高。研究结果为带扰流片旋转稳定弹的结构参数设计提供了参考。     

非零攻角下空心弹阻力特性研究

为了研究攻角对空心弹阻力特性的影响,应用Fluent软件仿真3种典型空心弹结构方案空气动力流场,分析攻角对空心弹流场构型的影响,得到了不同马赫数、不同攻角下的阻力系数.结果表明:外锥形空心弹在16°攻角以内均未发生阻塞;混合锥形空心弹和内锥形空心弹临界阻塞速度随着攻角增大而变大,当攻角大于8°时,临界阻塞速度急剧增大.内锥形空心弹结构方案阻力系数受攻角影响较大,建议慎重选用;外锥形空心弹结构方案阻力系数受攻角影响较小,建议优先选用.空心弹阻力系数随着攻角的增大而增大,当攻角大于4°时,阻力系数增加很快;不带一次项的二次函数式可以较为准确的描述混合锥形空心弹和外锥形空心弹阻力系数与攻角的关系.     

爆炸螺栓作用同步性对弹丸着靶影响规律

针对火箭橇试验中弹丸终点弹道参数的准确性直接影响到弹丸终点效应评估的真实性,提出爆炸螺栓作用的时序及同步性对弹丸运动参量及着靶姿态的影响规律;利用CFD-FASTRAN气动力分析软件进行了数值模拟研究,分析了弹丸着靶运动参量及着靶攻角的变化关系,从中得出了爆炸螺栓作用的时序及同步性对弹丸运动参量及着靶姿态的影响规律;结果表明：爆炸螺栓作用时序及同步性对弹丸的运动参量及着靶姿态的影响较小。     

小口径高炮修正弹在脉冲作用下的运动特性

为研究小口径高炮修正弹在脉冲作用下的运动特性,建立弹丸的复攻角和复偏角方程。将脉冲作用过程分为脉冲直接力作用和脉冲引起的气动力作用两个过程。分别推导两个过程的复攻角和复偏角方程的解析解,得到速度平均偏角的表达式,分析速度偏角的产生机理。通过与数值解的仿真对比,验证了解析解的正确性。研究结果表明：对于尾翼稳定弹丸,脉冲发动机应安装在弹丸质心之前,可使单个脉冲发动机产生的速度方向改变量最大;脉冲引起的气动力作用对弹丸速度方向的影响远大于脉冲直接力作用的影响;脉冲作用会在垂直于脉冲发动机推力方向上产生速度增量。研究结果可为小口径高炮修正弹的总体设计和制导方法优化提供参考。