斜切角尾翼对弹箭滚转特性的影响研究

发布时间：2021-05-20 21:55

　　为了提高尾翼弹的飞行稳定性和射击密集度,通常采用斜置尾翼或者是在尾翼上斜切一个角度的方法来使尾翼弹在飞行中获得一个主动导转力矩,从而使其能够低速旋转。能否准确地预测斜切角对尾翼弹的滚转特性的影响对弹箭设计者来说是十分重要的。本文主要对具有斜切角尾翼的火箭弹其滚转特性进行研究,首先结合工程估算、数值模拟等方法分别预估了模型尾翼弹的静态、动态气动系数,并对气动结果和弹体绕流流场进行分析。然后建立了适合此尾翼弹的六自由度弹道方程,分别将单独工程估算的气动力结果和数值模拟与工程估算相结合的气动力结果代入此弹道方程中进行弹道模拟,得到了尾翼弹的滚转角速度随时间变化的规律,以及定量的平衡转速数据,并对尾翼弹的滚转特性进行分析。在工程预估和数值模拟研究尾翼弹的滚转特性基础上,对尾翼弹进行多次实弹试验,将多次试验结果进行拟合,得到了真实飞行条件下尾翼弹的滚转角速度变化规律以及平衡转速的大小。最后将弹道模拟得到转速变化规律与实弹试验的转速变化规律进行对比,计算的定常平衡转速以及转速变化规律与试验结果吻合的很好,这不但证明了文章所建立的弹道模型的正确性,也间接的证明了工程估算和数值模拟等方法选取的比较合适... 

【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
1 绪论
    1.1 课题研究的背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 尾翼弹气动特性的主要研究方法
    1.4 课题的主要研究手段
        1.4.1 工程估算
        1.4.2 数值模拟
        1.4.3 试验研究
2 尾翼弹转速试验研究
    2.1 试验研究背景及方案
        2.1.1 研究方案
        2.1.2 转速预测试验
        2.1.3 转速验证试验
    2.2 实验结果与分析
        2.2.1 试验结果拟合
        2.2.2 试验结果分析
    2.3 滚转阻尼力矩系数的辨识
        2.3.1 参数辨识结果
        2.3.2 平衡转速
3 尾翼弹气动特性工程估算
    3.1 升力系数
        3.1.1 单独弹体升力系数
        3.1.2 单独尾翼升力系数
        3.1.3 翼—身组合体升力系数
    3.2 阻力系数
        3.2.1 单独弹体阻力系数
        3.2.2 单独弹翼阻力系数
        3.2.3 翼—身组合体阻力系数
    3.3 压力中心
        3.3.1 单独弹体压力中心
        3.3.2 单独尾翼压力中心
        3.3.3 翼—身组合体压力中心
    3.4 俯仰力矩系数
        3.4.1 单独弹体俯仰力矩系数
        3.4.2 翼—身组合体俯仰力矩系数
    3.5 俯仰阻尼力矩系数
        3.5.1 单独弹体俯仰阻尼力矩系数
        3.5.2 尾翼段俯仰阻尼力矩系数
        3.5.3 翼—身组合体俯仰阻尼力矩系数
    3.6 导转力矩系数
        3.6.1 单独尾翼导转力矩系数
        3.6.2 翼—身组合体导转力矩系数
    3.7 极抑制力矩系数
        3.7.1 单独弹体极抑制系数
        3.7.2 单独弹翼极抑制系数
        3.7.3 翼—身组合体极抑制力矩系数计算
    3.8 工程估算结果分析
        3.8.1 工程估算结果
        3.8.2 工程估算结果分析
        3.8.3 翼一身组合体极抑制力矩系数计算
    3.9 工程估算结果分析
4 尾翼弹六自由度弹道模拟
    4.1 坐标系和坐标变换
        4.1.1 坐标系
        4.1.2 各坐标系之间的矩阵转换
    4.2 六自由度弹道模型建立
        4.2.1 角度计算
        4.2.2 尾翼弹在飞行中受力和力矩分析
        4.2.3 尾翼弹受力和力矩矢量的投影
        4.2.4 尾翼弹运动的动力学方程
    4.3 弹道仿真模拟
        4.3.1 仿真基本假设
        4.3.2 平衡转速分析
        4.3.3 弹道模拟与结果分析
5 尾翼弹数值模拟
    5.1 物理模型
    5.2 数学模型
        5.2.1 控制方程
        5.2.2 网格划分
        5.2.3 数值方法的选取
    5.3 计算结果分析
        5.3.1 数值模拟结果分析
        5.3.2 尾翼导转力矩分析
    5.4 弹道仿真结果分析
        5.4.1 弹道模拟
    5.5 小结
6 总结
致谢
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
[1]火箭弹外流场数值模拟[J]. 计亚新,田晓丽,姜建东.  机械管理开发. 2011(04)
[2]制导炮弹六自由度建模仿真[J]. 张江华,裴阿平.  火控雷达技术. 2011(01)
[3]飞行试验弹道重建技术[J]. 徐德坤,戚堂有,陈芳,付敏.  导航与控制. 2011(01)
[4]基于Matlab/Simulink的导弹六自由度弹道仿真系统设计[J]. 高胜灵,胡松启.  科学技术与工程. 2011(01)
[5]基于定常N-S方程的导弹滚转数值模拟研究[J]. 占超,何显鹏,王占江.  飞行力学. 2010(06)
[6]三维无网格法及其在超音速弹丸流场模拟中的应用[J]. 马新建,谭俊杰,任登凤.  弹道学报. 2010(03)
[7]贴片球缺药型罩成型斜置尾翼EFP的数值模拟[J]. 左振英,李伟录.  弹道学报. 2010(03)
[8]基于FLUENT的弹丸外流场数值仿真[J]. 王晓兵,李菁,廖忠全,王维保.  计算机辅助工程. 2010(01)
[9]基于MATLAB的底排弹六自由度弹道仿真[J]. 乔相信,菅茂生,张健.  弹箭与制导学报. 2009(03)
[10]CFD方法在小滚转力矩计算上的应用[J]. 苏虹,朱广生,王国辉.  导弹与航天运载技术. 2009(03)

硕士论文
[1]鸭式布局不同尾翼结构对弹箭滚转及其它气动特性的影响[D]. 徐涛.南京理工大学 2008
[2]鸭式布局弹箭滚转气动特性的研究[D]. 陈霞.南京理工大学 2007
[3]远程弹滚转特性的实验研究[D]. 邢琳琳.南京理工大学 2006



本文编号：3198493