超音速子母弹时序抛撒分离干扰特性

为分析在时序抛撒方式下子母弹多体干扰流场特性及其对各舱段弹体气动特性的影响,基于流体控制方程与六自由度刚体运动方程,结合非结构动网格技术,分别对两种时序抛撒方式及后舱子弹单独抛撒方式下的子母弹三维非定常分离流场进行数值模拟,得到不同抛撒时序下的分离流场特性及其气动干扰特性,揭示各舱段子弹在不同分离阶段的气动干扰相互作用过程。研究结果表明:在时序抛撒分离过程中各弹体间激波不断地交错干扰,增加了流场结构的复杂性;前舱子弹的激波干扰使得后舱段子弹气动分离参数较低,分离效率较慢,尤其在短时序间隔下,后舱弹体受前舱子弹干扰较为严重,弹体的安全分离受到影响。     

制导航空子母炸弹高速抛撒分离数值仿真

制导航空子母炸弹在跨音速抛撒子弹药过程中，子弹药与母弹的分离伴随着复杂的流场和激波干扰，该过程中不仅存在着激波与激波的相互碰撞、部分激波的多次反射，而且由于受到多体运动的相互作用，其气流方向也发生变化，形成了变化复杂的压力、速度分布区域。采用数值模拟的方法对制导航空子母炸弹子弹药高速抛撒分离过程进行了数值仿真分析，应用嵌套网格技术，耦合多体动力学方程以及 N－S 方程求解子母炸弹高速分离过程，为工程设计、研究提供理论指导与计算依据。     

子母弹结构特征对分离特性影响分析

超声速下子母弹的分离过程是一种包括多体运动边界与复杂气动流场干扰的多体分离问题。采用嵌套网格技术,对流体力学方程组及六自由度刚体动力学方程组进行了耦合求解,重点研究了子母弹的结构特征(包括子弹的数目、有无弹翼及排列方式等)对分离过程中流场特性的影响。结果表明:嵌套网格技术能较好地模拟超声速子母弹分离过程中的复杂扰动流场;子弹体数目越多,弹体间的气动耦合效应越强;尾翼的存在能够极大提高弹体的静稳定性;相较于"圆周型"分布,"中心圆周型"分布趋于加快弹体间的分离。     

外挂式导弹机弹分离气动干扰特性研究

以经典的机翼/挂架/导弹组合模型为例,采用重叠网格软件系统和计算流体力学技术,从机弹干扰工况简化和气动干扰特性影响因素分析两个方面对外挂式导弹机弹分离气动干扰特性进行研究。导弹分离轨迹参数和气动干扰系数的数值预示结果与捕获轨迹试验结果吻合,表明该计算方法能有效预测机弹分离轨迹和分析导弹与载机间复杂气动干扰现象。根据计算流体力学结果,从马赫数、机翼攻角、导弹攻角等方面,给出导弹在不同分离工况下的气动干扰规律,并采用增量系数法对缺失工况进行一阶外插处理的气动干扰数据外推方法,可应用于机载外挂空基武器的机弹分离轨迹预示和气动干扰特性设计中,具有重要的工程应用价值。     

基于Matlab的影响子母弹抛撒精度的因素研究

本文通过对子弹运动方程及子母弹毁伤模型的研究,分析了影响子母弹抛撒精度的因素.基于实验数据,利用Matlab对不同影响因素下的抛撒精度进行了仿真与分析.结果表明:抛撒高度和抛撒药量是对抛撒精度影响较大的因素.     

采用动网格技术的弹托分离仿真模型

针对一体化弹丸出炮口后弹托由与弹体接触到绕弹托质心做六自由度运动的过程,提出一种基于弹托分段分离运动并采用动网格技术耦合流体控制方程和六自由度运动方程的弹托分离仿真模型。以尾翼稳定脱壳穿甲弹为例,仿真分析不同马赫数下的弹托分离情况,并探讨弹托和弹体气动系数在分离过程中的变化情况。仿真结果表明:弹托分离马赫数越大,分离轨迹越靠近弹体且分离时间越短,但对地分离横向位移越大。通过与试验数据的对比,验证了所提弹托分离仿真模型的准确性。     

旋转自稳定末敏子弹运动特性分析

为研究某型旋转自稳定末敏子弹运动特性,充分考虑末敏子弹的结构强非对称特点和其初始抛撒条件,引入动不平衡弹体模型,推导超大攻角条件下子弹的空间6自由度弹道方程,计算分析子弹的稳态扫描运动特性。结果表明:子弹体的质量分布非对称和初始抛撒角速度是子弹药实现稳态扫描运动的必要条件;子弹扫描频率只由抛撒角速度ω_(σ0)决定,且和ω_(σ0)正相关;初始俯仰角φ_(a0)≥0°时,扫描角整体呈增大趋势,初始俯仰角φ_(a0)0°时,扫描角整体变化趋势为先减小后增大;扫描面积与配重-全弹质量比、初始俯仰角、初始偏航角和初始角速度呈正相关,与均质圆柱体转动惯量比呈负相关。     

掠飞末敏弹耦合运动动导数计算

以新型掠飞末敏弹为研究对象,提出了基于欧拉转动定理和滑移网格技术的复杂角运动模拟方法,利用著名的罗德里格斯转换矩阵插值求得弹箭在每个时间步的角速度修正值,并指定给球形滑移网格区。通过对非定常气动参数进行求解辨识,分析了不同马赫数下掠飞末敏弹滚转运动对其俯仰组合动导数和升力系数动导数的影响规律。结果表明:所提角运动模拟方法可有效消除姿态角计算的累积误差,实现对弹箭任意给定角运动的准确模拟;弹箭滚转运动对俯仰组合导数和升力系数动导数的辨识结果均存在显著影响,在进行弹箭动导数计算和稳定性分析时需充分考虑俯仰耦合效应的影响。     

运载火箭芯级与助推级分离的数值模拟

采用动态重叠网格方法和双欧法,耦合求解非定常流动控制NS方程和6DOF运动方程,数值模拟运载火箭助推级和芯级的自由分离过程和附加外力作用下的强迫分离过程,并对芯级、助推级分离的主要影响因素进行分析。数值结果与试验结果吻合,表明动态重叠网格方法能正确预测火箭芯级与助推级间复杂的流动现象。根据数值模拟结果,给出助推级在不同分离工况下的分离参数及分离规律。     

弹载高冲击一体化子母弹子弹飞行姿态测量系统

为了测试获取子母弹爆炸抛撒后的子弹飞行姿态,采用基于M EM S惯性测量组合与动态存储测试技术相结合的方法来测试子母弹子弹的飞行姿态,对系统的组成、工作原理和主要关键技术的实现途径进行了详细的介绍。系统以M EM S三维角速度和三维加速度的惯性测量组合为姿态敏感元件,一体化的子母弹子弹飞行姿态测量记录器主要由FLA SH存储器、FPGA为中心控制器及多通道高速12位模数转换器等组成。记录器具有多通道、低功耗、体积小、大容量、高精度及嵌入子弹内部随子弹飞行测量等优点。系统试验结果表明:该系统能够准确获取子弹从抛撒到中靶的整个过程的姿态数据。     

激光制导炸弹投放域分析

以某型激光制导航空炸弹为例,进行了三维动态数字仿真研究.建立激光制导炸弹空间六自由度运动方程组,激光制导炸弹控制系统数学模型和控制信号的形成模型,用拟合技术求解气动力因数,仿真计算了水平投放时的投放域,并对影响攻击区边界的因素和影响制导精度的因素进行了分析和讨论.对激光制导炸弹的研制提出了几点建议.     

激光制导航空炸弹三维动态数字仿真研究

以某型激光制导航空炸弹为例,进行了三维动态数字仿真研究,文中建立了该型激光制导炸弹六自由度空间运动方程和双通道控制系统模型。通过仿真计算,得到了该弹的三维攻击区,并将三维动画技术应用于实时仿真系统的软件开发中     

基于模型参考的SINS/GPS制导炸弹俯仰偏航控制

由于SINS/GPS制导炸弹俯仰偏航要进行大空域的机动飞行,导致了其作为被控对象的状态方程参数变化剧烈,就要求飞控系统具有更强的适应能力和鲁棒性.因此.设计了基于模型参考变结构控制方法的鲁棒自动驾驶仪,具有良好的瞬态性能和抗参数大范围变化能力强等优点.以某型SlNS/GPS制导炸弹为例.选取典型的气动恶劣条件,进行了按给定制导指令飞行的六自由度全弹道飞行控制仿真,仿真结果表明,该自动驾驶仪能对制导炸弹实现鲁棒自适应控制,为飞控系统设计提供了重要参考.     

Numerical study on the case effect of a bomb air explosion

When considering the bomb explosion damage effect, the air shock wave and high-speed fragments of the bomb case are two major threats. In experiments, the air shock wave was studied by the bare ex-plosives superseding the real cased bomb; in contrast, the bomb case influence was ignored to reduce risk. The air explosion simulations of the MK84 warhead with and without the case were conducted. The numerical simulation results showed that the bomb case significantly influenced the shock wave generated by the bomb: the spatial distribution of shock wave in the near field changed, and the peak value of shock wave was reduced. Breakage of the case and kinetic energy of the fragmentation consumed 3 and 38% of the explosion energy, respectively. The increasing factors of the peak over-pressure induced by the bare explosive on the ground and in the air were 1.43-3.04 and 1.37-1.57, respectively. Four typical stages of case breakage were defined. The mass distribution of the fragments follows the Mott distribution. The initial velocity distribution of the fragments agreed well with the Gurney equation.     

大攻角下无安定器航弹的气动特性

在横流理论和wardlaw集中涡法的基础上,通过采用一组合适的自由参数,用半经验半理论的方法计算了无安定器航弹在大攻角情况下的气动特性。计算过程中考虑了不同转速对力与力矩的影响,并对结果作出了分析。     

电磁发射高速旋转弹丸马格努斯效应

和传统火药发射弹丸相比,电磁发射弹丸具有初速高、射程远等优势,但尾部的电枢臂槽会使弹丸部流场不再轴对称,产生独特的气动力特性。基于三维非定常Navier-Stokers方程,采用滑移网格技术,分析电磁发射弹丸的气动力特性。研究表明,对于高速旋转的电磁发射弹丸,马格努斯效应来源于激波层内流场畸变和电枢臂的迎风面积变化的共同作用;电枢臂迎风面积的周期性变化是导致气动力和力矩周期性变化的原因,马格努斯力矩在滚转角45°和135°时分别达到最小值和最大值;电枢臂槽的存在既加剧了马格努斯效应(135°时增加50%以上),又使得压心周期性前移(绝对前移量达5%),并且随着转速的增加,马格努斯力矩增加和压心前移效果越来越显著,不利于弹丸的动稳定。     

基于类比法的子母弹射击效能评估模型

类比法是一种较为常见的逻辑推理方法,在各研究领域均有应用。论文根据子母弹与其它弹种在射击效能上的相似度,通过类比法建立数学模型,并利用雷达图直观反映子母弹对几种典型目标的毁伤效能,最后通过分析比较,实现对子母弹射击效能的综合评价。     

提速列车车厢减小空气阻力风洞实验研究

列车提速使得其空气阻力明显增大。为了减小空气阻力，列车车厢气动外形的研究变得愈加重要。在低速风洞中获得的实验结果表明，对现型列车车厢局部外形稍加改善，就能使得其空气阻力大为降低。这是实现我国列车提速最为有效的途径之一。