面向突防效能的超声速巡航导弹总体设计技术初步研究

防御系统技术的不断发展,对超声速巡航导弹设计提出了新的需求.针对以“性能”为核心的设计不能满足超声速巡航导弹设计新需求的问题,初步探讨了面向突防效能的超声速巡航导弹总体设计技术.分析了国内外导弹武器设计技术的发展,指出设计技术向着以“效能为核心”的设计方向发展;提出了面向效能的设计理念,分析指出面向效能的设计是以追求满意设计为目标的优化设计;在新的设计理念指导下提出了面向突防效能设计的技术框架,主要说明了面向突防效能的超声速巡航导弹设计框架、效能基础、技术基础、基本模式以及几项关键技术等.     

无尾舵布局超空泡航行体弹道优化设计

给出了无尾舵布局超空泡航行体在纵垂面内的受力分析及运动方程,建立了变深度机动最优轨迹问题的数学模型。针对空泡扩张与收缩带来的延时效应,提出改进的延时型高斯伪谱法,利用所有高斯节点的运动状态插值获得整个运动过程的状态量,由此得到各个时刻的实时超空泡航行微分方程。通过计算各节点处运动方程约束,对其变深度机动轨迹进行数值求解,得到相应的优化弹道结果及控制策略。对给定布局方案的超空泡航行体下潜机动最优弹道问题进行求解,计算结果表明,采用空化器偏转控制策略,无尾舵布局超空泡航行体可满足运动稳定性与机动性要求,所提出的延时型高斯伪谱法能够处理超空泡航行弹道优化中的延时效应,具有较好的快速收敛性。     

通气空泡与超音速尾喷流耦合作用实验研究

基于开放式水洞,构建了通气空泡与超音速尾喷流耦合作用实验系统。设计了四种可变长度实验模型,重点研究射流与通气空泡相对位置对空泡射流耦合作用机理的影响。针对不同外形实验模型,改变通气流量和射流流量,获得了不同工况下空泡界面瞬态演化规律。通过实验,观察到射流完全补气、射流部分泄气、射流完全泄气三种不同耦合作用模式。进一步结合实验数据和Paryshev理论分析,建立了不同模式下临界转变条件和空泡尺度计算模型。当≤0.1 时,空泡长度可用经典空泡经验公式来描述;当0.1<<1.5 时,空泡长度分为模型长度和尾部空泡长度两部分,而尾部空泡长度只与无量纲动量比有关;当 ≥1.5时,空泡闭合在喷管出口,空泡长度与模型长度相等。     

固体发动机尾部点火性能影响因素分析

采用准一维非定常数值模型,对某小型固体发动机尾部点火瞬态过程进行性能预示;以预示结果为基础,对尾部点火性能主要影响因素进行了参数研究.研究结果可为尾部点火器和喷管堵盖的点火匹配性设计提供有益指导.     

战术导弹多学科设计优化

建立了战术导弹多学科系统分析模型,提出了战术导弹多学科设计优化方法.通过系统级总体设计优化和并行的子系统级发动机设计优化的嵌套循环,得到满足战术导弹总体设计指标的最优发动机设计方案,即得到内外弹道相匹配的发动机最优推力时间曲线,实现了战术导弹多学科设计优化,缩短了战术导弹总体和固体推进学科的设计周期.战术导弹设计优化时不仅考虑了导弹战技性能指标要求,而且还考虑了22个典型攻击目标的运动特性,增加了导弹最优设计结果的实用性.     

一种反压自适应恒流喷嘴工作原理及实验研究

应水反应金属燃料发动机启动过程对水流量的苛刻要求,提出一种新型反压自适应恒流喷嘴。理论分析此喷嘴的流量自适应保持原理,通过流量特性实验验证此喷嘴能够自动调节流阻,实现流量恒定。