新型优化同心筒自力发射流场机理与降温效果

针对同心筒自力发射结构优化与热环境改善的问题,基于雷诺平均方程及轴对称N-S方程,依托弹性变形和网格再生成方法结合的动网格技术,对3种不同结构形式同心筒发射装置的二维轴对称流场进行了非定常数值计算,得到了不同结构条件下动态的流场机理及导弹热环境特性。计算结果显示:导流器方案能实现燃气流迅速顺利排导;筒底收缩段设计能有效遮挡反溅燃气流;筒口导流板结构较好抑制了内筒的"倒吸效应",确保导弹和内筒的热安全;揭示了优化同心筒的流场结构与降温机理,可为相关研究提供参考。     

导弹箱式垂直热发射过程燃气流冲击效应研究

为了研究导弹箱式垂直热发射过程燃气流场对导弹及发射装置的影响,使用计算流体力学方法,将燃气流场与导弹运动耦合计算,采用域动分层动网格更新方法模拟了导弹的发射过程,采用多组分冻结流计算燃气流场,得到了导弹热发射过程中流场分布及导弹、发射箱的热、力载荷分布情况,并采用发射试验进行了验证。研究结果表明,导弹在箱内运动过程中,弹表面基本为负压,各测点导弹截面出箱以后,压力迅速升高为一个大气压;在点火时刻弹尾部产生一个775 K的温度峰值,在整个运动过程中,弹表面温度基本保持在300 K;发射箱的温度变化经历先升高,出箱后降低,运动一段距离到超临界状态又升高,随着导弹远离发射箱,箱内表面温度逐渐降低;导弹运动过程中,发射箱内基本为负压,喷管运动至观测点截面附近时,该观测点压力降至最低,之后缓慢升高,到超临界状态,压力下降形成一个波谷,随着导弹远离发射箱,箱内壁面压力逐渐升高为一个大气压。     

倾斜发射装置发射过程弹箱姿态仿真分析

为研究倾斜发射装置的导弹与发射箱在发射过程中的姿态变化,通过改进的Craig-Bampton方法将转台、起落架、发射箱、车架等构件进行柔性处理,并与发射装置多刚体动力学模型结合,建立了倾斜发射装置刚柔耦合模型,并对模型进行了频率验证。之后针对3种发射条件下弹箱俯仰角的变化情况进行了仿真分析,得出了发射角度选取的相关结论。     

导弹/火箭燃烧尾焰冲击特性计算研究综述

在导弹/火箭从点火到起飞过程中,其后的尾焰冲击发射装置迎气面可能导致发射装置的严重烧蚀,向尾焰喷射大量冷却水可以有效起到保护发射装置作用。针对导弹/火箭发射时燃烧尾焰冲击发射平台和喷水降温降噪问题,介绍了燃烧尾焰冲击特性计算步骤方法,通过对燃烧尾焰流场计算、燃烧尾焰对迎气面冲击流场计算和喷水情况下燃烧尾焰对迎气面冲击流场计算工作进行归纳整理、综合分析,总结论述了各种计算方法及其适用性。基于充分考虑发动机内部燃烧的影响,提出了适用于多喷管导弹/火箭的燃烧尾焰及其冲击流场和喷水对燃烧尾焰冲击流场影响的计算方法,便于流场计算区域网格构建,避免了大量重复计算和资源浪费。     

基于同心筒结构的共架发射系统武器发射时域协调方法

针对同心筒结构的共架发射系统,研究多武器共架发射时为保证舰艇和武器安全需解决的发射协调问题,提出了时域协调的方法。首先,给出了时域协调的概念,分析了发射速率、燃气排导、初始飞行弹道交叉、防空导弹发射优先等因素对时域协调的影响;然后,建立了基于发射令控制的发射时序模型、发射时间间隔模型及发射优先级模型;最后,对时域协调方法进行了算例验证。结果表明:通过时域上合理地控制武器发射间隔时间可以保证系统安全,同时最大程度地发挥系统效能。     

水下发射发射筒注水情况仿真分析

水下发射过程,导弹离开发射筒后,海水将倒灌进发射筒并形成水锤,对水下发射装置的结构等造成影响。通过对导弹离开发射筒后的第1个水锤周期的仿真,得到了该周期筒底压力与注水量的变化情况,并通过分析得到发射筒注水的规律,探究了水锤产生的机理,得出了该周期中各阶段特征,为对水锤作用更深一步的研究提供了原理性的分析。     

武器发射装置长期贮存中的蠕变研究北大核心

武器发射装置在长期贮存过程中,随时间推移会出现蠕变现象。为研究其对武器发射的影响,基于有限元方法对武器长期贮存及其发射过程进行了仿真,研究了发射倾角与贮存时间对发射装置中的蠕变及贮存后武器发射过程的影响。研究结果表明:发射装置在贮存过程中经过约1年时间结束瞬态蠕变阶段,进入稳态蠕变阶段,武器受底部承载装置蠕变的影响发生偏转,且偏转量与发射倾角和贮存时间成正相关;经过长期贮存后进行发射的武器偏离了初始发射轴线,贮存过程中蠕变对发射装置结构和武器发射过程产生的影响不可忽略。     

基于公共燃气排导结构的共架发射系统武器选择与布局方法

公共燃气排导结构和同心筒结构的共架发射系统由于燃气排导机理不同,其对武器发射的影响及在武器选择、布局等方面均存在较大差异.针对公共燃气排导结构的共架发射系统分析了公共燃气排导对武器发射的影响,提出了武器选择与布局方法,通过算例进行了验证并得出结论:公共燃气排导结构的共架发射系统武器布局上应采取分散布局,武器选择上应优先选择“无发射活动、对应武器数量较多、烧蚀值较小”的模块,且按照模块编号依次交替在不同模块进行武器发射.     

水速对潜射导弹出筒流场和弹道影响

为了研究水流速度对潜射导弹出筒过程的影响,基于混合多相流模型、Singhal空化模型和导弹动网格技术对不同流速下导弹弹射出筒过程流场进行数值计算,获得了考虑肩部空化现象的导弹出筒多相物理现象和发射装置载荷。结果表明,流速带来了流场的不对称;随着流速的增加,迎流面空泡长度减小,背流面空泡长度增加;导弹迎流面壁面压强大于背流面压强,从而形成侧向力,弹体在水流方向发生偏转。研究结果对于水下发射理论研究和工程应用具有指导意义。     

燃气射流引起的火箭发射系统振动特性分析

以火箭发射系统为研究对象,对其56°射角工况下发射过程中的振动特性进行分析。创新点在于确定发射过程中动态载荷的加载方法,即首先根据发射系统有限元分析结果确定迎气面上试验测量点的具体位置,然后测得燃气射流冲击压强随时间变化的数值,并对试验测得数据进行处理,最后推导冲击压力对于径向距离的直线公式。所采用的冲击压强分析方法为研究其他武器系统受燃气射流冲击的影响提供了重要的指导意义。     

电磁线圈发射装置的非线性动态发射模型及分析

基于电磁场理论,充分考虑外部电路、加速抛体中不同材料非线性、涡流及运动等影响因素,建立了线圈电磁发射装置的非线性动态发射模型,并对单级线圈电磁发射装置动态发射过程进行了仿真,得出了发射线圈电流、加速抛体电磁力、速度和位移的变化规律。该规律的发现为线圈电磁发射装置设计提供了理论依据。     

多燃气发生器动力系统的温度自调节性能研究

多燃气发生器弹射动力系统可以随温度变化调节发射内弹道,通过对多个燃气发生器进行不同步点火,获得导弹在多股燃气生成并相互作用下发射过程的内弹道参数。针对多个燃气发生器的弹射动力系统,使用Matlab编程并求解内弹道微分方程组,对同一弹体在3种不同温度发射工况进行内弹道仿真试验,结果表明在不同时序对不同燃气发生器点火,可以使弹射动力系统得到基本一致的出筒速度。此项研究可为多燃气发生器发射动力系统的内弹道设计提供重要的依据。     

多燃气发生器动力系统的温度自调节性能研究北大核心

多燃气发生器弹射动力系统可以随温度变化调节发射内弹道,通过对多个燃气发生器进行不同步点火,获得导弹在多股燃气生成并相互作用下发射过程的内弹道参数。针对多个燃气发生器的弹射动力系统,使用Matlab编程并求解内弹道微分方程组,对同一弹体在3种不同温度发射工况进行内弹道仿真试验,结果表明在不同时序对不同燃气发生器点火,可以使弹射动力系统得到基本一致的出筒速度。此项研究可为多燃气发生器发射动力系统的内弹道设计提供重要的依据。     

基于虚拟样机的舰载火箭发射精度仿真研究

为了分析舰载火箭发射初始扰动对射击精度的影响程度,针对舰载多管火箭深弹发射装置,首先基于ADMAS建立虚拟样机模型,应用多体系统传递矩阵法,建立了舰载发射装置动力学模型;然后,在考虑发射装置构件之间的刚柔耦合情况和影响初始扰动的主要因素的情况下,对发射装置在不同发射顺序、发射间隔和弹种发射时的振动特性进行了仿真研究,结果表明:发射管高低方向的振动幅度大且衰减比较慢,高低方向的振动要远大于与射击平面垂直方向。     

某火炮身管温度场分析

针对火炮发射过程中,膛内高温火药燃气的热冲击形成的温度场对火炮寿命与射击精准度产生影响的问题,利用Ansys Workbench软件平台建立了某火炮身管的有限元模型,基于非线性瞬态热力学理论对身管内外壁的对流传热过程进行了仿真,从而得出不同射速和不同环境温度下身管温度场的分布规律,为在不同外界环境条件下合理分配射速,提高身管寿命与其射击精准度提供参考。     

基于灰色模型的电磁轨道发射装置温度研究

在电磁发射过程中导轨温度受众多因素影响,而其中部分因素很难进行精确分析,为此运用灰色系统的分析方法对电磁轨道发射装置温度进行研究。为获取模型所需实验数据,搭建电磁轨道发射装置测试系统,并借此测量发射过程中的电流、导轨温度、出口速度等数据。由于测量仪器限制,借助ANSYS有限元仿真对测得的导轨温度数据进行修正,以获得导轨内表面温度。基于经典GM(1,N)模型与Simpson公式,提出一种改进型灰色模型,并以此方法对导轨温度展开研究,进一步选取同能级试验,对不同位置处各因素温升贡献度进行讨论。结论为进一步深入研究导轨温度提供参考和依据。     

舰载导弹垂直发射过程中甲板面燃气流场仿真分析

基于三维、雷诺平均N-S方程和k-ε二方程的紊流模型,采用数值计算方法对舰载导弹垂直发射过程中燃气流对甲板面及其上设备的影响进行了仿真分析。通过数值模拟,得到了导弹发射过程中产生的燃气流作用在弹舱盖、排气盖及甲板面上的压力分布规律,并给出了一些特性曲线,最后与实际试验结果进行了比较验证。     

电磁轨道发射装置磁热耦合数值计算方法

针对导轨式电磁发射装置动态发射过程中的物理场计算问题,基于发射装置的二维控制方程,推导出相应的有限元离散方程,并根据计算模型的特点,采用自由度平移法处理运动问题保证求解区域不变,建立了考虑摩擦热下的电磁-温度-运动耦合场有限元数值计算模型。根据模型计算得出了不同电枢运动下的电流密度及磁场分布,并分析了温度场在电枢轨道接触面的分布特性,结果表明:电枢运动速度越大,速度趋肤效应越明显,枢轨接触面处的电流密度、接触压强及温升越大。     

磁探针位置及角度偏移对电磁发射过程测试的影响

简化电磁发射装置中的导轨和电枢为线电流下的直导体,建立发射装置的物理模型。利用毕奥-萨伐尔定律和感应电动势原理,推导出磁探针线圈中心放置点的磁感强度。假设线圈范围内的磁场为均匀磁场,计算得到磁探针线圈产生的电动势。以此设计测量所用的磁探针,并和测试数据对比验证模型的正确性。在多次试验中发现,发射过程中装置振动导致磁探针距离变化和角度偏转问题。测量并分析三组单次发射中的故障测试状态。仿真和实验数据表明:小范围距离变化没有使磁探针的测试性能失效,但角度偏移对下一步的速度拟合带来误差干扰,且随着角度增大拟合速度逐步减小。     

多燃气发生器多时序点火优化技术

对于基于燃气工质的传统冷弹发射装置,由于各型导弹质量、最大承受过载、出筒速度等技术指标要求不同,不同型号导弹很难实现弹射装置的通用化。基于多燃气发生器多时序点火思想,利用经典弹射内弹道理论建立通用弹射内弹道模型,设计弹射内弹道数值求解算法,给出考虑导弹最大过载和低压室推力效率的目标函数,提出多燃气发生器点火时序优化算法。仿真结果表明,优化后的多燃气发生器点火时序可以很好地满足弹射指标要求,并能有效提升导弹弹射效能。