单翼无伞末敏弹气动特性和稳定性分析

发布时间：2020-07-23 01:43

【摘要】：单翼末敏弹即弹身顶部添加端部配重的单侧翼、利用人为的子弹质量和空气动力的非对称实现稳态扫描的一种新型的智能弹药。非对称的气动力为末敏弹产生稳定扫描所需的滚转力矩并维持稳定的转速,使扫描过程保持稳定。本文针对单翼无伞末敏弹的气动特性和稳定性分析这一问题,采用了理论推导与数值仿真相结合的方法进行研究。为了便于分析,将文章单翼末敏弹视为一个由圆柱体弹身、单侧翼片、翼端重物组成的系统,分别分析了单翼末敏弹圆柱体弹身和翼片翼端重物的受力情况、运动规律、扫描运动形成的机理,建立了该系统的二体运动动力学数学模型,探讨了采用端部配重的单侧翼实现稳态扫描这一方法的可行性问题。另外,建立了单翼末敏弹的气动模型,并以计算流体软件Fluent对单翼末敏弹的外部流场进行仿真计算,研究了系统各部分对气动特性影响较大的结构参数(包括翼片形状、安装角、来流方向等)对气动特性(阻力系数、升力系数、尾翼导转力矩系数等)的影响规律。并且选取了合适的气动外形,对内部质量分布进行设计,设计出了四个单翼末敏弹的实物模型,进行了外场投放实验。最后,建立了单翼末敏弹的角运动方程,并进行数值模拟,通过分析高低攻角和方位攻角的变化规律分析单翼末敏弹的稳定性问题。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TJ410
【图文】：

坐标系,位置,攻角,夹角

速度在平面上的投影Ｆ逡逑图２．６速度在弹轴坐标系中的位置逡逑如图２．６所示，速度ｆ与弹轴坐标系中。化平面的夹角称为高低攻角，记为４，而逡逑速度Ｆ在Ｃｘ，ｙ，平面的投影线与弹轴的夹角称为方向攻角，记为＆。巧、＆可Ｗ描述速逡逑度与弹轴之间的位置关系。逡逑由上图的几何关系中，可Ｗ看出，速度Ｋ在弹轴坐标系ＣｘｊＡ中为：逡逑＼逦（－ｃｏｓ逡逑Ｐ＝邋Ｖ邋＝Ｖ邋ｃｏｓ＜５，邋ｓｉｎ＜５２逦（２．７）逡逑、ｗｊ逦，逡逑再由弹轴坐标系和固连坐标系的转换关系，可得到速度在圆柱体固连坐标系中逡逑为：逡逑＇－ｃｏｓ４邋ｃｏｓ《２逦、逡逑Ｆ邋＝邋Ｆ邋ＣＯＳ巧ｓｉｎＪ２Ｃ0

末敏弹,弹体,网格划分

３单翼无伞末敏弹气动特性分析逦硕±学位论文逡逑义３．１创建单冀末敏弹气动模型及划分网格逡逑网格划分是计算流体力学数值分析的第一步，网格是分析与模巧的载体，网格质量逡逑的好坏很大程度上决定了最终结果的计算精度本文使用的画图软件为ＧＡＭＢＩＴ，逡逑网格划分技术有结构化网格和非结构网格。由于单翼末敏弹模型外形复杂，具有很强非逡逑对称性，非结构化网格生成相对简单，还具有比较好的可调节和可控制性（比较方便疏逡逑密控制），因此采用非结构网格来划分单翼末敏弹的外部流场。逡逑在单翼末敏弹附近的流场区域，网格必须布置得足够密，这样才能满足该区域气动逡逑特性复杂的要求，而在离单翼末敏弹比较远的流场区域，由于这些区域流场对弹身及翼逡逑片表面的流动影响较小，因此可＾文布置相对稀疏的网格来控制整个流场的网格数量，进逡逑而避免造成计算内存不足和计算速度太慢等问题。逡逑由于该气动模型解决的是末敏弹的绕流问题，因此需要布置足够大的流场计算域来逡逑避免流场中由于压力波等值边界的反射而引起数值计算的不稳定问题，外流场的计算域逡逑大概是末敏弹弹身的十倍大，边界条件选取远场边界条件。逡逑后面对单翼末敏弹的气动特性进行分析时，需要对弹身和翼片分别进行分析，因此逡逑将弹身和翼片单独定义成壁面边界条件。逡逑

网格图,解算器,网格图,流场

图１４流场整体网格图逡逑适的解算器逡逑况下，基于压力的求解器主要用于不可压流动和低马赫数可压缩流的求解器用于高速的可压流动。马赫数小于０．３时，基本都＾不

【参考文献】