基于气动/弹道耦合的激波针外形优化研究

发布时间：2021-10-11 13:11

　　为了优化钝形弹头激波针外形设计,在超声速条件下实现显著减小气动阻力,有效提高全弹飞行速度的目的,采用数值模拟方法研究了亚、跨、超声速范围内球头激波针外形参数对减阻效果的影响及其流动机理,并以最大落地速度为优化目标,基于气动/弹道耦合方法对激波针外形参数进行了优化。结果表明:亚、跨声速范围内,由于激波针产生的附加阻力较大,使得全弹阻力系数增大,激波针无减阻效果;超声速时,激波针的减阻效果明显,且随马赫数的增大,最佳减阻外形的长度增大,半径减小。基于气动/弹道耦合的激波针外形优化方法充分考虑了气动阻力对飞行弹道的影响,优化后全弹落地速度、射程增幅提高10.0%左右。同时,在计算范围内增加激波针对全弹升力特性、静稳定性的影响均较小。 

【文章来源】：弹道学报. 2020,32(02)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

计算模型

本文计算时采用的弹道为理想条件下的惯性弹道。飞行过程中,全程攻角为0。无激波针时的弹道曲线如图2所示。全弹主动段结束时的速度,即飞行过程中的最大速度约为900 m/s,然后飞行速度逐渐降低,当射程大于15 km后,其飞行速度平均在400 m/s,对应马赫数约为1.2。飞行最大高度为16.5 km,射程为42.4 km。2 优化方法

图3为气动/弹道耦合设计思路与传统设计思路的比较。传统的激波针优化设计只针对主要飞行马赫数开展优化,无法考虑全弹道内飞行马赫数对气动优化的影响。气动/弹道耦合设计不是针对特定的弹道飞行马赫数开展优化,而是采用数值模拟方法计算获得某一外形全弹道典型马赫数范围内的阻力系数,并采用以上阻力系数开展飞行弹道计算,获得对应外形的落地速度,即通过气动、弹道的耦合计算获得激波针外形参数与落地速度的直接对应关系,并以落地速度为直接优化目标开展激波针外形优化设计。

【参考文献】：
期刊论文
[1]激波针气动特性及外形参数优化研究[J]. 李永红,高川,唐新武.  兵工学报. 2016(08)
[2]带激波针的高超声速飞行器多目标优化设计[J]. 侯文新,吴颂平.  战术导弹技术. 2015(02)
[3]导弹减阻杆减阻的数值仿真研究[J]. 涂伟,金东海.  计算机仿真. 2014(04)

硕士论文
[1]高超声速飞行器减阻杆气动特性研究[D]. 姜维.国防科学技术大学 2012



本文编号：3430576