基于CFD方法的典型防空导弹气动反设计研究

建立了基于计算流体动力学(CFD)的防空导弹气动反设计方法,对世界几种典型防空导弹气动外形进行了反设计研究,计算了气动特性参数,进一步通过综合对比,剖析了气动布局以及气动外形的主要特点,最后给出了总结和启示,可作为工程设计的有益参考。     

俄罗斯火炬机械设计局及其研制的防空导弹

文章根据国外已有的公开报道介绍了俄罗斯火炬机械设计局的发展及其研制的多种防空导弹,各阶段研制导弹的主要性能和技术特点,包括导弹气动外形设计、垂直发射技术、可靠性设计等;简要介绍其导弹设计的主要试验设备和研制手段,如热强度试验,加速运输及储存试验及其设备;分析其多年成功地研制出有效的防空导弹的经验。     

吸气式远程超声速防空导弹一体化外形设计的几个重大技术问题

根据国外吸气式超声速战术导弹一体化外形设计取得的最新进展 ,着重分析了这类导弹外形设计的特点和技术关键 ,提出了吸气式远程超声速防空导弹一体化外形设计中应解决好的几个重大技术问题 ,以期引起各方对吸气式防空导弹总体设计中有关问题的关注和讨论 ,共同寻找解决这些技术问题的有效途径     

滑翔增程炮弹的气动布局与外形参数优化设计分析

为提高滑翔增程炮弹的滑翔距离,要对滑翔增程炮弹的气动布局和外形参数进行优化设计.研究了滑翔增程炮弹的总体气动布局方案,以全弹的升阻比为优化目标函数,建立了滑翔增程炮弹的气动外形参数优化设计方法.仿真结果表明,采用该方法确定的气动外形参数,有利于滑翔增程炮弹稳定性适当,操纵性良好,稳定性与操纵性、舵偏角与平衡攻角匹配较好.研究结果为滑翔增程炮弹的气动布局和外形参数设计提供了理论依据.     

适合概念设计的制导炮弹气动外形优化方法

为了构建能够满足复杂外形制导炮弹气动外形优化设计的方法,给出了基于解析函数和UG NX软件二次开发系统的制导炮弹参数化建模基本原理和具体实施方法,并使用遗传算法为优化算法,结合高精度面元法的气动特性预估程序,完成概念设计阶段的制导炮弹气动外形优化的快速优化设计。以翼-身-尾布局形式的制导炮弹气动外形优化设计为算例,对该优化方法进行了考核验证。算例验证结果表明:气动外形优化方法在使用较少的参数条件下,能够构建具有复杂形状的弹身和翼型的制导炮弹气动布局,并能在构建几何外形的同时快速生成不同拓扑结构外形的面元网格,结合遗传算法能够在制导炮弹概念设计阶段快速得到较优的外形布局,具有很好的工程应用前景。     

基于气动-弹道一体化模型的飞行器外形优化设计

为提升飞行器气动外形优化设计效果,研究了新型飞行器在大空域、宽速域范围的气动适应性问题,提出一种基于气动-弹道一体化模型的外形优化设计方法.通过考虑气动和弹道的耦合作用,综合利用类型函数/形状函数转换技术、气动工程估算方法和Radau伪谱法,建立飞行器气动-弹道一体化模型.基于该模型,通过明确优化目标和约束条件,给出基...     

面空导弹技术的发展与应用

本文依据新一代面空（地空、舰空）导弹的发展需求,重点介绍了气动技术和垂直发射技术的发展与应用,同时介绍箱式发射、推进技术、引信战斗部技术、数字技术以及总体设计和系统试验等项技术的发展与应用。     

高超音速导弹气动光学效应研究方法综述

气动光学效应是高超音速导弹设计需要解决的关键技术。全面论述了气动光学效应的定量研究方法,包括:小孔径技术、统计方法、随机相位屏方法和涡动力学研究方法,指出了工程上广泛使用的统计方法的适用范围,建议使用大涡模拟方法进行气动光学效应的数值仿真。     

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.     

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。     

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.     

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。     

不同磁浮列车外形的气动性能比较

上海磁浮列车由于流线型车头较短,气动性能并不理想,根据国内厂家给定的列车横断面尺寸和对气动性能的要求,对国产磁浮列车气动外形进行多方案设计,通过求解三维可压N-S方程和k-ε双方程湍流模型,对提出的磁浮列车各种外形方案的气动性能进行数值模拟计算,并根据计算结果进一步改进气动外形,如此反复,直至得出气动性能和外观最优的磁浮列车外形。在最终选定的三种设计方案中,方案3由于水平投影轮廓线较窄、最大纵剖面轮廓线曲率较小,其整车空气阻力和列车交会压力波都较其它两种方案要小,因此为最佳的气动外形方案。通过比较分析,此次选用的国产磁浮列车外形,列车以430km/h运行时三节车总的空气阻力为33.84kN,而上海磁浮列车为54.07kN;国产磁浮列车最大列车交会压力波幅值为2913Pa,而在同等条件下上海磁浮列车为3827Pa,其气动性能明显优于上海磁浮列车。     

导弹一体化外形设计升阻特性数值研究

采用非结构六面体网格,以数值模拟为主要手段,对弹体外流场和进气道内流场一体化内外流动进行计算研究.通过对典型飞行状态的数值计算,研究了进气道外形对升阻特性的影响,得出了一些重要结论,并基于此结论改进了导弹升阻比.     

充气式返回舱化学非平衡仿真分析

采用空气五组分模型对充气式返回舱的气动特性进行了化学非平衡数值模拟研究,考察了返回舱外形变化对流场温度和压力的分布以及壁面热流密度和压强的影响,分析了流场中组分分布情况。研究结果表明,外形变化在总体上对返回舱流场特性影响较小,会使舱体壁面处的热流密度有所增加;对流场组分分布的研究发现,由于N₂比O₂更难解离,在整个流场中N的摩尔分数远低于O的摩尔分数;在目前的计算条件下,沿轴线和壁面的氮氧比与来流基本保持一致。仿真结果在总体上与实验结果符合较好,验证了仿真模型的可靠性。     

导弹气动性能对弹体响应特性影响分析

防空导弹具有拦截时间有限、反应时间短的特点,响应快速性对于导弹拦截能力至关重要。国内外导弹总体设计的专著中对响应快速性的研究很多,但均未对其影响因素做系统论证,对于布局形式对响应特性影响未有严谨说法,特别是弹体气动非线性对弹体响应快速性的影响还未见纸端。首先建立弹体响应特性的动力学模型,推导了弹体开环响应传函;随后对影响响应特性的参数进行分析,分别研究了导弹静稳定度、气动布局形式、气动非线性对弹体开环响应特性的影响;最后,通过典型算例对分析结果进行数值仿真。通过分析和仿真结果显示,静稳定度是影响弹体开环响应特性的主要因素,静稳定度越大响应快速性越好,气动布局形式并不能有效提高弹体的开环响应快速性,升力线斜率与气动压心的非线性在一定程度上对弹体开环响应特性的提高是有益的。     

导弹制导控制与目标杀伤

采用协方差分析描述函数技术 (CADFT)对寻的导弹的制导精度进行了研究 ,提出了空气动力控制、直接侧向力控制的寻的导弹飞行末端的制导精度的一种新的解析模型 ,并研究了导弹直接碰撞杀伤目标的必要条件 ,该理论研究成果具有简单、实用、精度高的特点 ,为寻的导弹制导控制特性研究和揭示寻的理论普遍规律提供了一种新途径     

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。     

国内外导弹热结构分析研究综述

对国内外导弹的气动加热、材料热特性、结构热防护技术的研究情况作了综述分析,提出了目前研究中工程上解决的一些方法以及对热结构的综合性与限制性分析的看法,对热结构尤其是防空导弹的热结构工程应用性研究有参考意义。     

复杂外形高超声速飞行器气动热快速工程估算

针对复杂外形高超声速飞行器方案设计阶段的气动热计算效率问题,建立了高超声速飞行器气动热的快速工程计算方法。采用修正牛顿理论确定飞行器表面压力分布,利用牛顿最速下降理论计算飞行器表面流线分布,采用参考焓法、高温空气热力学特性的拟合公式以及热流密度的工程计算公式求出飞行器表面目标点的热流密度,计算了钝锥、升力体以及类乘波体的表面热流分布。仿真分析表明:该方法适用于复杂外形,且具有较高的计算效率和精度,能够满足复杂高超声速飞行器设计方案阶段气动热估算需求。