压缩空气弹射系统内弹道特性

为分析压缩空气弹射系统内弹道特性,以压缩空气弹射装置为研究对象建立弹射过程内弹道数学模型。通过数值计算,分析发射阀全开时间、发射阀最大流通面积和低压室初始容积对内弹道特性的影响规律。结果表明：发射阀全开时间越短,弹射总时间越短,弹体出筒初始速度越高,弹体过载也越大;在一定范围内,随着发射阀最大流通面积增大,弹射总时间变短,弹体初速度增高,弹体过载变化越平缓,但发射阀最大流通面积对弹体最大过载影响较弱;低压室初始容积对弹射行程和弹体出筒初始速度影响较弱,对弹射初期弹体过载影响较大。     

喷水孔数量对燃气-蒸汽弹射内弹道的影响

以含水室的燃气-蒸汽弹射动力装置为研究对象,采用Mixture两相流模型、k-ε湍流模型和域动分层动网格技术,研究了不同喷水孔数量对燃气-蒸汽弹射内弹道的影响。研究表明:随着喷水孔数量的增加,燃气进入弯管和发射筒内阻力逐渐增大,弹射装置内冷却水消耗完的时间逐渐缩短,弹射过程中的最大压力峰值逐渐降低。同时,喷水孔的数量对0.1~0.4s时间内的发射筒内的温度影响较大,对0.55s以后发射筒内的温度影响较小。喷水孔数量的增加引起发射筒内混合气体动能的降低,导致导弹的出筒时间延长和导弹的出筒速度降低。研究结果为燃气-蒸汽弹射喷水方案设计提供了理论依据。     

燃气弹射发射筒内燃气-空气二次燃烧现象研究

燃气发生器喷出的燃气射流与发射筒内空气发生二次燃烧现象对导弹发射装置产生强烈的热冲击和烧蚀。为了研究含运动边界的发射筒内二次燃烧现象,采用三阶精度MUSCL格式求解9组分10步H₂/CO基元化学反应动力学模型,使用域动分层网格更新方法模拟导弹运动。在与燃气自由射流冲击平台效应实验数据对比验证的基础上,分析了发射筒内二次燃烧现象对发射筒内流场和内弹道的影响以及筒内燃气-空气二次燃烧产生的原因。数值结果表明:二次燃烧不仅影响温度场分布,而且影响导弹的内弹道特性; 发射筒内二次燃烧现象是由于燃气发生器喷出的可燃成分与发射筒内O₂发生了强烈的化学反应导致的。研究结果对燃气弹射导弹内弹道设计提供了一定的理论基础。     

发射筒破损位置对燃气弹射影响机理研究

为了研究发射筒毁伤位置对燃气弹射的影响机理,基于流体力学软件Fluent,采用RNG k-ε湍流模型,有限速率/涡耗散模型和动态分层动网格技术,建立筒壁破损状态下的燃气弹射内流场模型。在验证数值模型可靠性的基础上,改变破损位置距筒底距离,仿真得到不同破损位置下的流场分布与内弹道曲线。结果表明：从流场分布来看,破损改变了筒内燃气流动形成涡的数量与大小,破损下方处于正在燃烧的高温区,上方处于还未完全燃烧的低温区;距离筒底600 mm前后流场变化明显,破损分布600 mm之后为危险位置。从内弹道角度分析,破损位置在距离筒底600 mm以内时,压力初峰峰值下降36%;当破损位置距离筒底大于800 mm时,压力初峰峰值下降55%。破损缺口使出筒速度减小20%以上,对内弹道产生不利的影响。     

基于多燃气动力的水下变深度发射内弹道

为研究水下变深度发射导弹的内弹道问题,通过由多个燃气发生器组成的弹射动力系统,建立了水下发射的内弹道计算模型,介绍了可同时满足多种深度发射的内弹道仿真方法,进行了仿真计算。结果表明:在20～60 m的深度范围发射,可以通过调节3个燃气发生器的点火时序,得到18.9 m/s±3.4 m/s的出筒速度调节范围。由多燃气发生器组成的弹射动力系统是解决变深度发射导弹的有效途径。     

基于能量调节动力系统的变深度冷发射技术

能量调节动力系统的变深度冷发射技术是指通过对输入发射筒的燃气量进行调节,实现导弹在水下的变深度发射。首先研究了能量调节动力系统的设计及仿真计算方法;针对某变深度发射条件,进行两种调节流量特性下的弹射内弹道设计、计算与分析。通过以上研究表明,动力系统及调节动力装置点火时间通过合理设计,能够实现变深度发射对内弹道的需求,且点火时间越滞后,出筒速度越低。     

火箭弹自力弹射内弹道特性

为消除火箭弹发射尾焰对发射装置周围人员及设备的威胁,提出了一种火箭弹自力弹射技术方案,将发射尾焰限制在发射筒内直至弹尾离筒.基于经典内弹道学推导得到火箭弹自力弹射的内弹道数学模型,并进行了低压室初始长度300 mm、低压室初始长度300 mm与低压室开有2个孔径为15 mm的孔、低压室初始长度150 mm 3种工况共5...     

燃烧产物特性对燃气弹射内弹道与载荷的影响研究

为了研究燃烧产物特性对燃气弹射初容室二次燃烧流场、内弹道和载荷的影响,采用Realizable k-ε湍流模型、域动分层动网格技术和有限速率/涡耗散模型,建立包含动边界的初容室二次燃烧流动模型。通过与实验数据对比,验证了燃气弹射模型的有效性。数值研究了燃气发生器喷管入口燃烧产物压力和组分浓度比值对燃气弹射内弹道和载荷的影响,计算得到了满足导弹出筒要求的喷管入口压力和组分浓度比值的变化范围。数值研究表明：随着燃气发生器喷管入口压力的增大,初容室中O₂完全消耗的时间变短,导弹出筒时间缩短,出筒速度增加,加速度峰值增大;随着喷管入口CO与H₂浓度比值的增大,初容室中O₂完全消耗的时间变长,导弹出筒时间延长,出筒速度减小,加速度峰值减小。研究结果为燃气弹射内弹道设计提供了理论基础。     

火箭多级筒燃气弹射动力学特性及影响因素

为提高火箭弹射的性能,研究一种新型改进火箭多级筒燃气弹射装置的安全性,对其弹射过程中结构的动力学特性及发射过程中的影响因素进行比较分析。使用有限元方法对该弹射装置的弹射过程进行仿真,将弹射出的火箭位移、速度、俯仰角等结果与实验结果进行对比,验证有限元计算模型的有效性。在有限元模型基础上分析筒节间隙、推力偏心和发射角度对多级筒弹射安全性的影响。分析结果表明：发射角度是弹射安全性的主要影响因素,筒节间隙和推力偏心是次要影响因素,火箭弹射偏转、筒节间相互作用力和横向最大位移增大都是这些因素影响弹射安全性的主要表现;当活塞筒筒节间隙扩大到0.3 mm或发射角度偏转到3°时,会对发射安全性产生较大的威胁。     

新型推力可控垂直发射装置及其内弹道规律

为提高发射装置的通用性,提出了一种新型“类同心筒”弹射装置——推力可控垂直发射装置。通过零维内弹道计算和三维内弹道仿真两种方法,分析了低压室燃气出口面积对发射装置内弹道性能的影响;通过多项式拟合得到了低压室燃气出口面积与弹射最大加速度、出筒速度、出筒时间的关系式,并对拟合关系式进行了验证;研究结果表明：改变低压室燃气出口面积控制发射装置推力是可行的;导弹出筒时间、出筒速度、最大加速度随低压室燃气出口面积近似线性变化——低压室燃气出口面积减小,导弹最大加速度增大,出筒速度增大,出筒时间减小;拟合关系式的弹射最大加速度误差在8%以内,出筒速度与出筒时间误差在4%以内。     

导弹发射系统发射内弹道热-流耦合仿真研究

为了研究导弹发射系统发射内弹道特性,采用Fluent软件建立了内置式发射动力系统发射过程仿真模型,使用动网格技术模拟了导弹在发射筒内的运动过程,通过发射系统流场及固体壁面间的热-流耦合计算,得到了导弹发射出筒过程中的能量利用系数.仿真所得的内弹道结果能较好地与试验结果吻合,发射动力系统耗散的热量约为发射筒耗散热量的1/...     

两级提拉式单侧弹射装置内弹道建模与优化

为延长导弹压缩空气弹射的有效推力行程,提出一种新型两级提拉式单侧冷弹射方案。采用Peng-Robinson真实气体方程,建立了弹射内弹道模型;在Simulink中搭建内弹道求解模块、在ADAMS中建立了冷弹射方案的虚拟样机,以气缸输出力、气缸位移和速度为状态变量,实现联合仿真,获得了内弹道参量的变化规律,并基于小型原理样机试验对仿真结果进行了验证。验证结果表明：第1级低压室压强先升后降;气缸换级过程中,低压室温度、压强与导弹加速度发生突变,但对导弹速度、位移影响较小。以气源容积最小为目标函数,选定约束条件和设计变量,应用遗传算法进行优化设计。优化后的气源容积降低了64.5%,优化结果大大提高了发射装置的机动性。研究结果验证了新型两级提拉式单侧冷弹射方案的可行性。     

考虑弹-筒柔性的潜载导弹弹射多体动力学分析方法

在潜载导弹垂直弹射过程中,导弹的姿态变化是关系其发射成败的关键.针对潜载导弹垂直弹射过程提出一种可同时考虑弹体和发射筒柔性的弹射发射动力学建模分析方法.运用改进的柔性点线高副模型来模拟适配器的抗压和抗弯载荷,基于弹体水动力、附连水惯性力的单元线性分布假设,利用Hermite形状函数将单元分布载荷等效简化为单元节点集中力...     

潜射导弹发射内弹道仿真研究

为保证导弹平稳出筒,对以燃气-蒸汽为发射动力的发射内弹道计算模型进行了改进,并以某型潜射导弹为例对计算模型进行了仿真计算.结果表明,改进后的模型能够有效降低导弹出筒时刻筒内气体工质的压力,从而实现导弹平稳出筒.这对燃气-蒸汽发射动力系统的设计具有一定的参考价值.     

潜载导弹水下弹射筒口气泡数理模型

潜载导弹水下弹射产生的筒口气泡载荷对水下发射安全有着重要影响.围绕潜载导弹水下弹射筒口气泡膨胀降压和收缩增压的物理机制,建立筒口气泡载荷发展变化的数理模型,为气泡载荷特性分析提供有效途径.数理模型利用不可压缩势流模型描述水环境在气泡作用下的流动状态,采用包含筒内外工质气体的均压模型描述气泡压强变化,并采用直接边界元法进...     

不同时离轨倾斜发射导弹出箱安全性研究

导弹的出箱安全是箱式发射需解决的关键问题。以往研究设计中都是在假定发射箱为刚体的基础上进行导弹出箱安全性分析,未考虑发射箱箱口的回弹对导弹出箱安全性的影响。利用有限元软件Abaqus建立发射箱有限元模型,用中心差分法对导弹出箱过程中的箱口变形情况进行求解计算。通过对计算结果进行分析,总结箱口变形规律,修正出箱安全间隙数据,为导弹出箱安全性判断提供了支持。研究表明,发射箱箱口变形对导弹出箱安全间隙有较大影响,对完善导弹出箱安全性判断有重要意义。     

高压弹射装置内弹道二维模型及发射腔内流场特性分析

高压弹射装置中火药先燃烧积聚成高压气体,后瞬间打开,弹射弹丸攻击目标。为了掌握这一过程中发射腔内流场的复杂变化,建立了高压弹射装置内弹道二维气相模型,采用Runger-Kutta算法和MacCormark差分格式耦合方法进行数值模拟,并将计算所得的压力曲线与试验结果进行对比,验证了数值计算的可靠性。进一步根据计算得到发射腔内气体压力、速度等参量的分布情况,分析发射腔内的流场特性。结果表明,弹射关键阶段在弹丸启动的较短时间内,高压气体大小和分布是影响弹丸弹射效果的直接因素。     

导弹水面热分离过程运载器内流分析

针对导弹与运载器水面动态热分离过程,导弹喷流在运载器内腔的流动特性与流场特点进行较详细的分析研究,并分析讨论了运载器电气控制系统组件在内腔的气动布局问题.有关研究结果在某导弹与运载器的水面分离性能设计与分离力学环境改善优化中得到应用.     

考虑适配器弹性的潜射导弹出筒载荷特性研究

同心筒水下垂直发射导弹时潜艇是具备一定艇速的,相当于给弹体增加了侧向横流,其影响在弹体出筒阶段尤为显著,带来发射安全性和弹体结构载荷相关的诸多问题。为获得在时间和空间维度上置信度更高的导弹出筒载荷特性,并采用较少的假设,首次提出并建立了考虑适配器弹性约束和弹体三自由度的耦合求解流场和弹体运动的非定常数值模型。阐述了筒口气泡弹性对弹体载荷特性的影响,同时获得了出筒过程中的弹体运动、受载及适配器变形情况。仿真结果表明：由艇速产生的横流造成的振荡特性对导弹发射产生不利影响。结果可为同心筒水下垂直发射安全性评估和弹性结构设计提供研究方法。