基于CFD的狙击武器射表编拟方法研究

发布时间：2020-06-15 17:28

【摘要】：在我国轻武器射表编拟领域,技术人员长期以来一直采用质点弹道编拟射表。该方法将弹丸看作质点,不考虑其绕质心的转动,因而无法准确描述弹丸的飞行姿态。该方法对于精度要求不高的普通轻武器来说足够满足要求,但是近年来高精度狙击武器层出不穷,传统射表编拟方法的适应性越来越差。如何提高轻武器射表编拟精度成为当前急需解决的重要问题。本文依据计算流体力学(简称CFD,下同)的基础理论,采用稳态仿真与瞬态仿真相结合的方法获取弹丸全部气动参数,利用六自由度外弹道方程组,采用四阶Runge-Kutta法计算狙击武器的射表,分析了典型外弹道参数的变化规律。(1)详细研究了弹丸在空气中飞行时所受全部空气动力,给出地面坐标系下六自由度外弹道方程组。利用六自由度外弹道方程组,并代入初始条件和气动参数,即可计算出任意时刻弹丸的位置、速度和飞行姿态,进而给出狙击武器的射表。(2)提出稳态仿真与瞬态仿真相结合的弹丸气动参数计算方法,并分析了各气动参数的变化规律。在瞬态仿真中,规定弹丸以正弦曲线形式进行二维平面内的俯仰运动,采用一阶谐波分离的方法,从算得的离散点数据集中提取相关气动参数。(3)详细分析了分析了各气动参数随马赫数、攻角、转速等的变化规律。各气动参数随马赫数的变化规律不尽相同,但是在马赫数1.0附近均变化较剧烈。各气动参数随弹丸转速的变化规律较一致,均为线性变化,这使得我们在计算类似弹丸气动参数时,针对弹丸转速的设置只需选取两个代表点。阻力系数是攻角的二次函数。各气动参数随海拔增加均有微量增加。(4)将算得的各气动参数代入六自由度外弹道方程组,采用四阶Runge-Kutta法,计算标准条件下的某型狙击武器的基本射表和满足多地域适应性的修正量表。经过与靶场试验数据作对比可知,在未消耗武器弹药基础上,本文射表各参数误差均在2.6%以内。在进行狙击武器的靶场射表试验中,充分利用该方法,并依照试验数据对该方法进行参数校核,必将带来射表编拟质量的飞跃。该方法是靶场射表试验的重要补充。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TJ201
【图文】：

图 1-1 采用理论计算法获取某型导弹气动参数示意图计算法的主要思想是对气动参数计算公式采用计算机编程得到结果需考虑的变量很多，消耗时间长，过程繁琐而且对新形状适应性不好计算气动参数的首选。弹射击法实弹射击获取弹丸气动参数的方法参见文献[7]，其测试过程如图 1-道上安放多个弹道纸靶，使得弹丸穿过各个弹道靶留下清晰弹孔，对，计算出弹丸的攻角和进动角。文献[8]对纸靶上所留的弹孔进行机器算，可以完成弹丸飞行姿态的高精度监测。文献[9]给出了利用飞行姿动参数的方法。

图 1-1 采用理论计算法获取某型导弹气动参数示意图算法的主要思想是对气动参数计算公式采用计算机编程得到结果考虑的变量很多，消耗时间长，过程繁琐而且对新形状适应性不算气动参数的首选。射击法弹射击获取弹丸气动参数的方法参见文献[7]，其测试过程如图 上安放多个弹道纸靶，使得弹丸穿过各个弹道靶留下清晰弹孔，计算出弹丸的攻角和进动角。文献[8]对纸靶上所留的弹孔进行机，可以完成弹丸飞行姿态的高精度监测。文献[9]给出了利用飞行参数的方法。

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本文编号：2714757