导弹大攻角高机动飞行特性分析与仿真

以新一代无翼式气动布局导弹为背景,在大攻角气动特性理论基础上,分析了在导弹主动段、攻角在180°范围内变化的导弹飞行特性,得出了90°内大攻角最大转弯能力和180°攻角附近最大降速效果的结论。进行了俯仰平面S型轨迹机动飞行仿真,仿真结果说明了大攻角飞行的高机动特性。     

一种新型组合翼地面效应气动特性数值研究

机翼构型是影响地效飞行器性能的重要参数,提出了一种新构型的组合翼,使用计算流体力学方法(CFD)并选择Realizable k-ε湍流模型来模拟机翼表面周围区域的流动结构。通过将具有NACA6409翼型的矩形翼的气动特性计算结果与实验结果进行对比,验证了数值模拟方法的准确性。对组合翼在地面效应下的气动特性进行数值模拟,研究了攻角和离地高度对气动特性的影响,并与矩形翼进行了对比分析。结果表明,组合翼的气动性能相比矩形翼有一定的提升,主要集中在阻力的降低与升阻比的提高上,且在低离地高度和大攻角下提升明显;组合翼具有更大的湍流动能,然而吸力效应小于矩形翼,尾缘气流分离的程度更大;该研究为高性能地效飞行器机翼构型设计提供了参考依据。     

高超声速飞行器分离干扰的伴随方法分析

以大气层内高超声速飞行器级间分离过程为研究对象,采用伴随方法得到了由冲击力和气动干扰力矩引起的攻角的解析解。利用该解析解,得到了分离干扰引起的攻角的瞬时变化曲线。结果表明,在高超声速飞行器级间分离开始0.4s内,冲击力和气动干扰力矩对攻角有一定的影响,并且随干扰的增大而增大。本研究实现了预示高超声速飞行器分离过程风险的目的,对高超声速飞行器分离干扰策略的制定提供了理论依据。     

内埋武器机弹分离动态风洞投放试验研究

基于动力学相似的动态风洞投放试验研究了尖拱圆柱体从空腔中分离的气动及运动特性,并创新性地采用快响应压敏漆技术对动态运动模型表面上的压力分布测量进行初步探索研究,试验中探究了不同空腔模型攻角(α=0°,-1.5°,-3°)及弹体在空腔内的不同位置(L₀=25 mm, 39 mm)对内埋武器机弹分离特性的影响。结果表明：弹体在空腔内的位置对机弹分离运动特性的影响最大,当L₀=25 mm时,弹体模型头部区域压力明显高于后部区域压力,产生抬头俯仰力矩,导致弹体模型俯仰角逐渐增大,最终碰撞空腔模型,降低载机攻角并未改变弹体模型碰撞空腔模型的效果。当L₀=39 mm时,弹体模型在给定的攻角下均能安全地从空腔中分离。     

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。     

旋翼-机身组合体对机载导弹的气动干扰

直升机对机载导弹的气动特性和初始弹道的影响,对于改进导弹发射技术和载机的安全具有重要意义.对时间滗步进自由尾迹模型进行改进,建立了一种能快速收敛的悬停旋翼自由尾迹模型,并与机身面元模型耦合成旋翼/机身组合体气动干扰模型.发展了一种旋翼/机身组合体干扰条件下导弹气动特性的工程计算方法,并对某型空空导弹的气动特性和初始弹道进行了数值模拟.结果表明,导弹在最初几米内气动力系数变化十分剧烈,说明直升机确实对导弹具有很强的干扰作用.最后对结果作了简要分析,指出了直升机下洗气流对导弹的气动干扰规律.     

Bang-Bang控制方式旋转导弹气动特性数值分析

为研究Bang-Bang控制式鸭舵对旋转导弹气动特性的影响,在CFD软件中采用嵌套网格方法模拟导弹的旋转和鸭舵的偏转,对Bang-Bang控制式旋转导弹在不同攻角、马赫数和转速下的气动特性进行了数值模拟,得到了气动特性变化规律。研究表明,因鸭舵洗流方向的改变,耦合导弹自旋会导致弹体和尾翼的侧向力发生突变。通过与不控鸭舵的旋转导弹进行对比,采用Bang-Bang控制式鸭舵的旋转导弹的周期平均侧向力系数变小,周期平均法向力系数变大。由于侧向力的存在,导弹在一个周期内的合力会偏离竖直方向,合力偏离竖直方向的角度随着马赫数、自旋速率和攻角的增大而减小。     

旋转导弹的气动布局与旋转效应

本文在对导弹的各种气动布局进行综合分析的基础上,结合导弹气动布局的发展趋势与旋转导弹研制使用中的特点指出,鸭式布局的旋转导弹是一种很有竞争能力、生存能力的导弹,特别是对于中小型,低空、超低空,末端寻的导弹更有其独特的优越性。对旋转导弹气动布局设计,静、动稳定性设计,马格努斯效应的产生机理和影响因素,气动力试验中的难点和应考虑的问题等作了较全面的分析;提出了旋转效应对导弹气动特性的影响,马格努斯力和力矩随攻角和转速的变化规律,在旋转导弹设计计算中使用的一些方法和方法的应用范围,以及旋转导弹与非旋转导弹流场之间差异。指出在非旋转导弹设计计算中惯用的概念、术语应用于旋转导弹时,应根据旋转导弹的特性作相应的修改。     

亚音速栅格翼与弹身气动干扰计算方法

介绍了３ 种计算亚音速栅格翼与弹身气动干扰的方法,并用其中的２种方法进行了计算,所得结论与流场分析所得结论相同,证明了这两种方法在计算弹身与弹翼气动干扰方面的可用性和正确性。     

重叠网格方法研究多子弹抛撒气动问题

子母弹抛撒气动问题是一类典型的有相对运动的多体气动问题,也是重叠网格方法最有价值的应用领域之一。采用MI-Grid重叠网格软件系统,耦合流动力学方程和动力学/运动学方程,研究子弹分离过程的气动性能和运动轨迹,并结合正交试验设计,讨论和评估了出舱条件及气动干扰对子弹分离运动的影响,指出子弹在抛撒流场中受激波干扰对姿态运动影响很大,单子弹抛撒时母弹激波扫射使子弹俯仰特性剧烈波动,多子弹抛撒时弹舱流动受子弹挤压反射激波使子弹姿态抬头。     

导弹空气动力发展的新动向

导弹发展到第三代以后,随着战争形势与观念的转变,战略导弹常规化、战术导弹精确化以及多种目标、多种任务、多种手段的体系对抗逐步形成。对导弹技术提出了不同发展方向的多种要求,从而使导弹空气动力学研究也与之相应地出现了许多新问题。例如,直接力控制的外形设计与喷气产生的空气动力效应;光学侧窗口造成的不对称外形的气动特性与气动光学问题;垂直发射后的大攻角转弯空气动力技术;远程吸气式发动机导弹的气动力特性与隐身问题;抛撒子母弹和载体的复杂空气动力干扰的分析计算问题等,对这些问题的研究与发展动向作了简要的介绍。     

滚转发射机弹分离轨迹的仿真研究北大核心

从相对运动的角度对滚转发射时机弹分离轨迹进行仿真,通过评估滚转发射时的机弹分离品质,知道机弹分离安全研究将是滚转发射时需要重点解决的技术难题,武器系统与导弹总体设计人员需要进行更深入的研究,确保载机在超机动发射时机弹安全分离,使整个武器系统以良好的性能形成战斗力。     

滚转发射机弹分离轨迹的仿真研究

从相对运动的角度对滚转发射时机弹分离轨迹进行仿真,通过评估滚转发射时的机弹分离品质,知道机弹分离安全研究将是滚转发射时需要重点解决的技术难题,武器系统与导弹总体设计人员需要进行更深入的研究,确保载机在超机动发射时机弹安全分离,使整个武器系统以良好的性能形成战斗力。     

一种双体导弹气动特性数值模拟

双体导弹是一种通过弹翼将2个单体导弹机体连接为一体的特殊构型导弹,因此具有独特的气动特性。基于FLUENT软件采用S-A(Spalart-Allmaras)湍流模型分析了单体导弹和双体导弹在不同马赫数及迎角状态下的气动特性,研究了2种构型的气动特性差异。计算结果表明:双体导弹较单体导弹拥有更优的升力能力,但其所受阻力更大,升阻比下降; 2种构型导弹阻力均随着迎角的增大而减小,且马赫数越大其减小幅度越小。     

红外诱饵弹干扰特性与仿真

为了研究红外诱饵对红外制导导弹的干扰,建立了红外干扰弹的辐射模型和运动模型。研究了红外干扰能量质心的运动特性,对红外诱饵的质心式干扰进行了仿真,并且对不同干扰模式下干扰弹对导弹视线角的影响进行了比较。提供的仿真方法可以对各种干扰方案进行效果评估,也为红外制导导弹的抗干扰研究提供了仿真途径。     

大攻角飞行空空导弹鲁棒自动驾驶仪设计

当前,导弹自动驾驶仪多采用经典设计方法。是在导弹气动参数变化不大、通道间的耦合较小的情况下设计的。为了满足导弹高机动性能要求,常采用大攻角飞行;然而导弹大攻角飞行时,将会出现空气动力学系数不确定性、非线性和通道间的严重耦合问题,这就要求所设计的自动驾驶仪具有较好的鲁棒性。就导弹在大攻角飞行状态下、通道间解耦的基础上,针对空气动力学系数不确定性,用μ方法对俯仰通道驾驶仪进行了设计,仿真表明该方法具有较好的鲁棒性能。     

某型反坦克导弹气动仿真方法研究

为了获取某型反坦克导弹的气动参数,基于开源的OpenFOAM软件包,针对某型反坦克导弹的外形,在对导弹底部结构以及弹翼和尾舵外形进行处理后,运用结构化网格划分方法和局部加密方法建立了气动仿真模型.采用带可压缩修正的湍流模型,进行了气动仿真计算,并将计算结果与风洞试验数据进行了对比,结果表明:仿真计算所得气动参数与风洞试验结果符合较好,误差较小,证明了此仿真方法具有较好的可信度.此种方法可以推广运用于类似外形导弹的气动仿真中,能够起到减小耗费、提高效率和缩短研制周期的作用.     

喷流干扰效应的快速计算方法

给出了一种快速计算火箭发动机喷流流场的方法,并在此基础上发展了一种计算喷流与物面间干扰流场及飞行器气动特性的工程计算方法。该方法不仅考虑了喷流与物面的碰撞,还考虑了有攻角下自由来流与喷流间的相互干扰。计算结果表明,该方法对飞行器初步设计是十分有用的工具     

大姿控力矩直/气复合控制方法研究

为使拦截弹拦截高速机动目标时,具有快速产生较大过载的能力,提出一种直接力/气动力复合控制方法。该方法采用大姿控力矩,能够快速建立拦截弹的攻角。理论计算了引入直接力提升导弹过载响应性能的能力,对比分析了纯气动力控制和直/气复合控制过载响应能力,仿真结果表明,采用纯气动力控制很难大幅提升系统过载响应速度,而利用大姿控力矩直/气复合控制,系统过载响应速度能够显著提升,使控制效果达到最优。     

涵道风扇外形参数对气动特性的影响

以某涵道风扇为原型,从理论上分析涵道扩张角对涵道风扇气动特性的影响。运用滑移网格模型,采用三维不可压黏性Navier-Stokes控制方程,利用SST k-ω湍流模型,计算两叶桨气动特性,并与试验结果对比,验证该方法的可行性。分别计算涵道风扇在悬停状态下,3000~8500 r/min转速范围内,涵道唇口外形、扩张角和涵道高度对气动特性的影响,并对流场进行分析。椭圆形唇口的涵道风扇总拉力系数小,气动效率低;当涵道扩张角在8.2°附近时,功率系数相对最小,随着扩张角增大,在桨盘下方靠近涵道壁面附近出现气流分离;涵道拉力系数对涵道风扇高度的变化敏感度低,随着高度增加功率系数略有下降。