基于微气泡的巡飞弹翼展气动特性分析与仿真

发布时间：2020-09-15 09:13

　　 为改善巡飞弹的气动和控制性能,通过在巡飞弹翼展安装微气泡致动器,利用局部形状的调整改变其涡流特性。采用微气泡致动器阵列技术为控制巡飞弹飞行提供新的方向,本文针对安装在翼展不同位置和数量微气泡的巡飞弹进行气动特性和动力学特性的仿真研究。(1)基于边界层理论分析了微气泡阵列实现巡飞弹气动控制的基本原理,选取硅酮橡胶为微气泡的制作材料,研究了微气泡致动器气泡薄膜充气后发生凸起变形对气流的扰动过程。(2)构建了微气泡阵列巡飞弹的三维模型,采用正常式气动布局和对称式舵翼。分析了不同尺寸的微气泡致动器进行致动时对翼面周围流场的影响及致动效果,确定了微气泡位于机翼前缘且半径为10mm的情况下有利于提升翼面气动特性;研究了不同位置和数量微气泡的巡飞弹飞行的气动特性规律,获得了升力系数、阻力系数、俯仰力矩系数、偏航力矩系数和滚转力矩系数随攻角和马赫数的变化规律;通过分析弹体及翼面截面压力云图与压力分布曲线,利用微气泡致动器来分离气流可以达到提高升力、减小阻力、增大失速攻角的目的。(3)构建了基于微气泡型巡飞弹的动力学模型,对微气泡控制的巡飞弹动力学特性进行了分析。基于弹丸刚体弹道方程组,结合巡飞弹空气动力学特性,利用Adams动力学仿真平台对巡飞弹外弹道的飞行进行了模拟,分析了不同射角和初速度情况下巡飞弹的射程和射高,获得了微气泡不同状态对巡飞弹动力学特性的影响规律。
【学位单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TJ410
【部分图文】：

接口和通信等构成的。它既是一个信息系统，也是一个功能系统，主要由微驱动逡逑器、微传感器、微执行器、微处理器和微能源等要素组成。其系统组成及应用框逡逑图如图１．１所示。逡逑逦「’？？邋－逦逦逦邋＇邋逦逦逦１邋逦逡逑系统技术逦Ｊ？集成传感器逦集成执行自｜逦ｉｎ工处理工程逡逑逦邋Ｉ逦１１逦ＩＩ逦医疗技术逡逑逦１丨逦！逦汽车工业逡逑加＾术十女全境防保卫护和环逡逑逦邋＾邋Ｔ逦＾邋ｊ邋机器人逡逑＿＿ｉＴｔｔｌ￣逦逦１逦１邋＇邋家用及办公用逡逑ＪＪＪｔ逦信号处理组件逦品逡逑物理效应逡逑逦逦逦１邋逦逡逑图１．１微机构系统构成及应用框图逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｍｉｃｒｏ邋ｓｙｓｔｅｍ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ａｎｄ邋ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ邋ｂｌｏｃｋ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑从狭义角度来说，微机电系统是指由于尺寸变小而导致物理法则与常规（宏观）逡逑系统不同的但仍在理论上满足牛顿力学的系统【５］。逡逑从广义角度来说，微机电系统是指：①系统本身规模小；②系统的规模并不逡逑小，但作用的对象较小；③使用高集成的原则，把原来体积重量较大的设备变成逡逑一个便携式系统；④对产品使用精密加工技术。逡逑国外研究微系统的教授学者己经意识到，有效合理的运用计算机辅助设计方逡逑法是令ＭＥＭＳ成功占领市场的关键。逡逑引入微机电系统的意义是：逡逑（１）

第１章绪论逡逑．２ｍｍ。该实验表明：当微气泡致动器同时位于强涡流区和弱涡流区并处于工作状逡逑时，可以在适当条件下削弱由气流引起的侧向偏移；当微气泡致动器只在强涡逡逑区工作时，气泡鼓起会对气流边界层产生影响，并导致边界层上的分离涡提前逡逑离；当微气泡致动器只在弱涡流区工作时，气泡鼓起会使气泡区域形成剪切层，逡逑产生较大的剪切力，加大弱涡流区的涡流强度。逡逑ｎ逡逑

沈阳理工大学硕士学位论文逡逑流场速度如何，流体流经物体表面时流速都会减慢，速度梯度很大，因次粘性逡逑力时不可忽略的［２６］。当流体沿静止物体表面流动时，与物体表面相邻的流体逡逑的速度近似平行于物体表面，与物体表面直接接触的速度为零，远离物体表面逡逑的速度沿外法线急剧增加，速度梯度则逐渐减小。称接近物体表面的速度梯度逡逑较大的流体层为边界层。逡逑边界层可以分为层流边界层和紊流边界层，它们是边界层流动的两种不同逡逑状态，如图２．１所示。但流体流经物体表面时的大部分状态都是：最前面的一小逡逑段为层流，中间有段被称转捩区的过渡阶段，最后一长段为紊流，如图２．２所示，逡逑由图可知，在紊流区后段，与贴在物体表面上的一个薄层仍然是层流层，称为逡逑层流底层。这是由于物体表面的存在迫使流体胶束只与物体表面平行移动。逡逑

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本文编号：2818775