一种新型灵巧枪弹的气动特性研究

相对普通枪弹,灵巧枪弹具有小尺寸和高命中精度的特点,可显著增强单兵战斗力和生存能力。考虑器件尺寸和气动特性的技术要求,设计了一种新型增程灵巧枪弹的气动外形。该灵巧枪弹与普通枪弹在外形尺寸上有很大区别,气动特性及流场特征尚不明了,因此有必要对灵巧枪弹气动特性进行深入研究。采用数值仿真和风洞实验的方法研究了灵巧枪弹的气动特性,并分析了弹尾外形尺寸变化对灵巧枪弹气动特性的影响规律。研究结果表明：数值仿真结果和风洞实验结果基本一致,证明了数值仿真方法的可行性;随着灵巧枪弹收缩段长度的增加,阻力先减小、后增大,升力和俯仰力矩绝对值先基本保持不变、后增大;随着交界半径的增大,阻力、升力和俯仰力矩绝对值均减小;随着弹底半径的增大,阻力先增大、后减小,升力和俯仰力矩绝对值先减小、后增大。     

大口径枪弹弹头外形优化与气动特性

为提高大口径枪弹飞行稳定性和射击密集度,对大口径枪弹弹头外形优化与气动特性进行研究。以12.7 mm 机枪弹弹头为对象,建立弹头3 维造型,定量分析其弧形部半径、弧形部长度、船尾角度和船尾长度,结合数值模 拟获取弹头飞行过程中的压力云图和阻力系数的变化曲线,提出优化后的弹头外形参数,得出外形变化对弹头气动 特性的一般影响规律。仿真结果表明：该研究能优化弹头外形设计,对大口径枪弹弹头外形设计及气动特性具有一 定的参考价值。     

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。     

某特殊结构枪弹气动外形与结构参数优化设计

针对枪弹弹头在稳定性、风偏敏感性以及穿甲能力条件下的外弹道设计问题,提出了一种气动外形与结构参数的优化设计方法。以类似美国M855枪弹的弹头结构为研究对象,将其分为铜质壳体、铅心及钢心3部分,以3种材质体积占比及弹头气动外形参数为优化设计变量,以横风风偏敏感性最小和穿甲厚度最大为优化目标,考虑外形参数、结构参数和稳定性等约束,建立了多目标优化设计数学模型,并采用标准粒子群算法获得全局最优解。仿真结果表明：优化后的气动外形和结构参数可确保弹头全弹道上满足动态稳定性要求;与初始方案相比,优化方案的弹头横风风偏敏感因子减小了16.4%,落点动能增大了18.2%,穿甲厚度提高了41.8%;与对比方案相比,优化方案的弹头在气动外形以及速度变化相同的情况下,结构参数的优化使弹丸穿甲能力提高了24.9%,同时获得了更好的稳定性,验证了本文所提优化设计方法的合理性与可行性。本文研究可为枪弹外弹道设计提供一个新的思路。     

方形截面导弹气动特性数值研究

文中为了研究方形截面导弹的气动特性,设计了舵面位于平面和舵面位于直角两种布局形式方形截面导弹,并通过CFD数值模拟方法分析比较了方形截面导弹和圆形截面导弹的气动特性。分析结果表明,方形截面导弹相比圆形截面导弹具有较大的法向力和横、侧向气动力,其中舵面位于平面布局与舵面位于直角布局的方形截面导弹相比较其横、侧向气动力要小一些。     

尾翼式修正枪弹气动力计算研究

为研究某种大口径可折叠尾翼式修正枪弹的飞行气动特性,建立了该枪弹的计算模型。对该计算模型在不同攻角、不同飞行马赫数下的气动力进行了仿真计算,分析比较了工程计算软件Missile Datcom和数值计算软件FLUENT二者计算结果的差异。结果表明该计算模型具有良好的气动特性,导弹计算程序Missile Datcom适用于枪弹模型的仿真计算。根据两种程序的不同特点,可以在不同的设计阶段加以运用。     

极小展弦比弹翼气动特性数值研究

为研究极小展弦比弹翼的气动特性,文中设计了展弦比分别为0.3和3.0的极小展弦比翼面和常规三角翼面,采用CFD数值模拟方法分析比较了极小展弦比翼身和三角翼身的气动特性.研究结果表明,极小展弦比翼身相比三角翼身具有较小的轴向力和诱导滚转力矩,但是在大攻角时产生较大的侧向气动力;极小展弦比翼的翼展很小,弹身体涡与翼涡之间产生复杂的相互干扰,影响全弹气动特性.     

鸭式布局制导火箭弹气动特性数值计算

为分析气动外形对鸭式布局制导火箭弹气动特性的影响,设计了两种具有不同尾翼的制导火箭弹模型,以三维Navier-Stokes方程为控制方程,采用结构网格、k-ε模型对制导火箭弹的绕流场进行了数值模拟,得到了两种结构方案下制导火箭弹的气动特性参数.研究结果表明,相较于6片尾翼设计方案,采用4片尾翼设计方案的制导火箭弹具有更大的升阻比,且静稳定性更好.     

某小口径旋转弹丸气动特性

为研究高速旋转弹丸的空气动力特性,对某小口径旋转弹丸气动特性进行研究。利用UG 建立某5.8 mm 小口径枪弹的3 维模型,导入Fluent 软件进行网格划分,数值模拟旋转弹丸的气动特性,对比研究不同马赫数下旋 转弹丸的表面绕流流场,系统分析高速旋转弹丸在不同攻角、不同马赫数下气动特性的变化规律。该研究结果对高 速旋转弹丸的气动力设计具有一定的参考价值。     

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。     

基于 CFD 尾翼稳定可控枪弹气动特性分析

为了优化可控枪弹结构,对可控枪弹整体结构进行简化处理,用三维软件SolidWorks布尔运算建立数值仿真模型,ICEM CFD生成非结构网格,通过Fluent对可控枪弹外流场数值仿真,得出不同马赫数不同攻角下阻力系数、升力系数、俯仰力矩系数以及压力中心系数变化规律。结果表明,可控枪弹气动特性处于静态稳定临界点,与试验结果相符,需要通过改变弹丸质心或者外形结构以优化结构。     

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.     

格栅翼空气动力特性数值模拟研究

为了研究格栅翼的气动特性,采用数值模拟方法求解三维NS方程组,对格栅翼和平面翼战术导弹大攻角流场进行了数值计算,并重点分析了几何特征尺寸对格栅翼气动特性的影响。结果表明:与平面翼相比格栅翼具有失速攻角大、铰链力矩小等优点;格栅翼的格数、格壁厚度、剖面前后缘楔角对翼面法向力影响较小,对轴向力影响很大。     

超声速脱壳穿甲弹二维流场的数值模拟

脱壳穿甲弹发射时,脱落的卡瓣和弹体间的气动力效应将直接影响弹丸的飞行性能及威力。以脱壳超声速穿甲弹为原型,利用Fluent软件对弹丸脱壳过程进行了数值模拟,计算了此过程中弹丸和卡瓣的气动力参数,并对卡瓣与弹体成不同夹角时弹丸周围的流场进行了分析比较,可为相关研究提供重要数据。     

不同栅格壁形状的栅格翼导弹气动特性对比研究

针对栅格翼在导弹上具有重大的应用价值,研究不同格壁形状的栅格翼导弹气动特性。通过介绍控制方程、边界条件和计算条件,采用FLUENT数值模拟的方法研究四角形格壁、菱形格壁和矩形格壁3种格壁形状的栅格翼导弹气动特性,并通过计算分析得出栅格翼导弹的升阻比在研究范围内随着马赫数变化而变化,3种模型变化趋势基本一样。分析结果表明：四角形格壁栅格翼型导弹和菱形格壁栅格翼型导弹的气动性能,优于矩形格壁栅格翼型导弹。     

卵形弹头子弹侵彻铝-铁复合靶的数值分析

运用Johnson-Cook理论模型,在基于有限元软件包ANSYS的显式动力分析模块平台上,模拟研究了弹头侵彻7020铝合金为迎弹面、45号钢为后衬的双层8 mm厚复合靶板的动力过程。在研究中考察了2种材料在不同叠放厚度、弹丸不同着靶速度情况下复合材料板的抵抗动荷载能力。并获得了各种情况侵彻过程下的子弹各动力参量变化情况。研究结果表明：具有特定组分厚度的组合模式更有利于提高防护结构抗侵彻性能、有效减轻自重。