基于DATCOM的制导弹箭气动力估算与分析

发布时间：2020-09-15 20:51

　　本课题以工程算法为依据,在系统地总结和分析了弹箭气动特性工程计算方法方面的理论基础上,编写了制导弹箭气动力快速计算软件。在初期弹箭外形设计阶段,本软件可以为弹箭的气动布局设计提供可靠参考。首先,本文总结了气动力工程算法的基础理论,包括部件组合法、线化理论、细长体理论、气动干扰(弹翼—弹身干扰、弹翼-尾翼干扰)等。系统地分析了气动力工程算法,包括俯仰力矩系数、偏航力矩系数、滚转力矩系数、压心系数、俯仰动导数、滚转动导数等。还对某些常规弹型的气动特性计算方法进行总结。例如,针对超音速阶段的轴对称弹体,运用惠特科姆"面积律"计算波阻。简要介绍了高马赫数气动工程计算方法,包括牛顿流理论等。然后,运用C#语言,在.NET Framework平台上编制了制导弹箭气动力计算软件。该软件使用简便、界面友好,能够快速得到主要气动参数。本文分析了软件的设计原则、设计总体方案、界面布局、模块的功能以及详细介绍了相关参数。最后,通过对单独弹体、尾翼弹、弹翼-弹身-尾翼组合体以及某型迫击炮弹的气动特性计算,将计算结果与文献中风洞实验参数比较分析,误差均在工程设计精度范围内。由此可见,本文软件在弹箭外形设计初期具有一定的适用性,可以满足初期弹箭气动外形设计精度要求。
【学位单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TJ415
【部分图文】：

气动布局,弹箭,东风系列,现代战争

大量高新技术兵器涌入战场，给现代战争的模式来了根本性的变化。不过，现代战争逡逑对新一代制导弹箭的要求仍然是远、准、狠。我国近年来在导弹方面的研巧硕果累累。逡逑我国研制的东风系列导弹气动外形如图１．１，不同型号的气动外形差异比较大。逡逑＾逦逦□邋Ｉ邋．Ｕ逦Ｗ－１５Ａ逡逑ｎ逦０逦３N－Ｌ＂…‘…Ｋ逡逑Ｉ逦ｈ逦ｎｒ逡逑，逦５逦＂邋＾逦０Ｆ邋．１邋巧逡逑图１．１东风系列导弹外形示意固逡逑制导弹箭是现代战争中战场投入量大、使用频率高的重要武器系统。本肚纪的战逡逑争，对制导弹箭的发展提出了更高的要求。制导弹箭空气动力设计是制导弹箭设计的逡逑先导，在制导弹箭的研制过程中经常涉及到制导弹箭外形、气动布局Ｗ及气动力计算逡逑等技术问题ｔＷＡｌ。为满足制导弹箭的战术、技术指标要求，就需要一套准确高效的气逡逑动计算与分析工具。现代弹箭布局样式日益繁多，给传统的制导弹箭武器空气动力学逡逑带来了许多新的课题。这就迫切需耍一种快速计算弹箭气动力参数的工具，从而可Ｗ逡逑提氋弹箭外形设计的效率，缩短新型号的研制周期。逡逑弹箭气动力计算方法包括风洞试验、实弹射击试验、数值模拟Ｗ及工程算法。其逡逑中工程计算对流场的速势式进行简化

激波膨胀,波分,翼型,年代

２０世纪初，儒可夫斯基升力定律和普朗特边界层理论的提出建立，为低速飞行器逡逑气动设计的打下基础ｔＷ。逡逑４０年代到５０年代，激波膨胀波理论（翼型表面的激波膨胀波分布ｔｗ巧日图１．２）、逡逑前缘n&分离分离模型等理论的发展，将飞行器空气动力学推广到了跨音速和超音速。逡逑图１．２翼型表面的激波膨胀波分布逡逑在５０年代到６０年代，提出了高马赫数无粘流理论、高马赫数流动数值计算方法；逡逑进一步丰富了高温气体动力学、高速边界层理论及非平衡流动理论。逡逑７０年代，发现了非线性祸升力现象。逡逑在国内，建国前，我国空气动力学研究的基础非常薄弱。１９４９年Ｗ后，我国空气逡逑动力学获得了飞速发展。逡逑１９％年，国内成立了首个空气动力研究与实验基地。某风洞实验基地场景如图１．３，逡逑风洞实验是研究弹箭气动设计必要环节。逡逑２逡逑

气动布局,四川绵阳,空气动力,场景图

设计水平的不断提高，为我国飞机、各类战术战略导弹、运载火箭、卫星和各种类型逡逑航天器的成功研制做出了突出贡献，例如，露需系列导弹。国产露需１１中距空空导弹逡逑气的动布局如图１．４，该导弹有两组翼，每组翼分别有四片翼。逡逑图１．４国产媄熏１１中距空空导弹气动布局逡逑近些年对弹箭在大攻角飞行状况下的研巧较为热口，因为此时会产生非线性特性，逡逑科研人员更加重视这一领域的研究ｔ＂’Ｗ。逡逑美国空军研发的ＤＡＴＣＯＭ计算程序，该程序对于各种飞行器气动外形有很强适逡逑应化在飞行器方案设计和初步设计过程中应用非常普遍。ＤＡＴＣＯＭ计算程序中包含逡逑了美国近些年来的大量实验数据，适应性强、计算精度高ＵＷＷ。逡逑导弹ＤＡＴＣＯＭ计算机程序用于常规导弹的气动特性预测。文献［３１］中总结部件组逡逑合法是一种理论、半经验和经验方法的混合，是从一千多次计算与实脸数据的比较后逡逑精选出来的，是一种在外形适用范围、准确度和使用成本之间的平衡产物。逡逑文献辟］和文献［３３巧将数值计算结果和ＤＡＴＣＯＭ计算巧果进行比较，结果忌示，逡逑在一定范围内，ＤＡＴＣＯＭ可＾＾满足工程设计要求。逡逑３逡逑

【参考文献】