超音速下无翼式布局制导火箭弹俯仰操纵气动特性研究
发布时间：2022-01-14 22:49
无翼式气动布局火箭弹因其结构简单、舵面效率高、工艺性能出色等优点,近年来被广泛地应用于制导火箭弹中。由于取消了主翼面,使得气动阻力大为减小,同时在无控飞行时具有较好的稳定性。但这种气动布局也存在着一些问题:在超音速下飞行时,弹箭的压心提前,全弹的静稳定性下降;且随着马赫数的变化,压心的变化十分明显。针对这一问题,本文采用实验研究和数值计算相结合的方法,通过改善气动布局来提高无翼式布局制导火箭弹的稳定性,并探究在保证稳定性的同时提高操纵性的方法。首先研究头部对无翼式布局制导火箭弹气动特性的影响,对三种不同头部的无翼式布局火箭弹模型开展风洞实验研究,得到超音速下各模型的气动参数,并分析各气动参数的变化规律。研究表明:火箭弹模型采用单锥形头部比采用其他两种双锥形头部有更好的稳定性,同时也能起到减阻的效果。然后研究尾舵对无翼式布局制导火箭弹气动特性的影响,对三种不同尾舵面积的无翼式布局火箭弹模型开展风洞实验研究,得到超音速下各模型的俯仰力矩、压心系数、阻力系数、法向力系数随攻角、马赫数的变化规律。研究表明:采用面积大的尾舵能提高无翼式布局火箭弹的操纵性,但不利于减阻。最后对两组实验的模型进行数...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
注释表
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究意义
1.3 气动布局分类与简介
1.4 无翼式布局制导火箭弹研究现状
1.5 本论文的研究方法
1.5.1 实验分析
1.5.2 数值分析
1.6 操纵性与稳定性的理论分析
1.6.1 稳定性概述
1.6.2 操纵性概述
1.6.3 无翼式布局火箭弹操纵性与稳定性的约束条件
1.7 本课题的研究内容
2 风洞实验原理与实验方案
2.1 实验研究的目的
2.2 实验方案设计
2.3 模型设计准则和要求
2.3.1 模型设计原理
2.3.2 实验模型尺寸的设计与装配
2.3.3 实验模型的结构
2.4 风洞实验模型简图
2.4.1 三种头部、三种尾舵简图
2.4.2 组合体模型简图
2.4.3 实验模型在风洞实验段示意图
2.5 风洞实验的条件
2.6 风洞实验测试的内容
2.7 本章小结
3 风洞实验的结果与分析
3.1 头部对无翼式布局俯仰气动特性的影响结果及分析
3.1.1 尾舵不操纵时的结果分析
3.1.2 尾舵操纵时(-10°舵偏角)结果分析
3.2 尾舵对无翼式布局气动特性的影响结果及分析
3.2.1 尾舵不操纵时的实验结果分析
3.2.2 尾舵操纵(-10°舵偏角)结果分析
3.3 本章小结
4 数值计算方法
4.1 引言
4.2 控制方程
4.3 离散方法
4.4 有限体积法
4.5 边界条件和初始条件
4.5.1 边界条件
4.5.2 初始条件
4.6 湍流模型
4.7 网格生成
4.8 数值计算与实验结果对比
4.8.1 CM-00、DM-00、PM-00组合体模型对比分析
4.8.2 CR-00、CM-00、CN-00组合体模型对比分析
4.9 本章小结
5 无翼式布局火箭弹各部件对俯仰气动特性影响分析
5.1 头部对无翼式布局俯仰气动特性影响分析
5.2 尾部对无翼式布俯仰气动特性影响分析
5.3 流场分析
5.3.1 CM-00、DM-00、PM-00模型流场分析
5.3.2 CR-00、CM-00、CN-00模型流场分析
5.3.3 CM-10、DM-10尾舵操纵时的流场分析
5.4 本章小结
6 全文总结
6.1 本文工作总结
6.2 展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种确定火箭弹静不稳定度边界值的方法[J]. 方海红,庄凌,董春杨,鞠晓燕,宋景亮. 导弹与航天运载技术. 2016(01)
[2]国外远程制导火箭弹技术现状与趋势[J]. 张明星,黄晓霞. 四川兵工学报. 2013(07)
[3]细长旋成体大攻角压心系数的理论分析与数值模拟[J]. 马洋,汪雷,王丹丹,杨涛,张青斌. 国防科技大学学报. 2013(02)
[4]风洞虚拟飞行试验模拟方法研究[J]. 李浩,赵忠良,范召林. 实验流体力学. 2011(06)
[5]亚音速条件下可偏转头部弹气动特性研究[J]. 李明,陈智刚,董素荣,侯秀成. 弹箭与制导学报. 2010(05)
[6]旋成体导弹头部母线线型的选择问题研究[J]. 唐伟,江定武,桂业伟,张瑞文. 空气动力学学报. 2010(02)
[7]制导技术在火箭弹上的应用分析[J]. 王强,解艳芳,石丽娜. 飞航导弹. 2010(03)
[8]弹头尾翼不同布局的气动特性分析[J]. 杨涛,王明海,张晓明. 飞行力学. 2008(04)
[9]基于LES方法圆柱绕流三维数值模拟[J]. 姚熊亮,方媛媛,戴绍仕,王领. 水动力学研究与进展A辑. 2007(05)
[10]基于Fluent的导弹气动特性计算[J]. 赵洪章,岳春国,李进贤. 弹箭与制导学报. 2007(02)
博士论文
[1]栅格翼气动外形设计及其翼身组合体滚转特性的研究[D]. 邓帆.南京理工大学 2011
硕士论文
[1]基于UG二次开发的导弹外形结构参数化设计方法研究[D]. 李剑.北京理工大学 2015
[2]正常式布局制导火箭弹气动布局研究[D]. 倪金付.南京理工大学 2015
[3]二维弹道修正弹气动布局分析[D]. 吴萍.南京理工大学 2014
[4]双鸭舵近距耦合效应及其对全弹气动特性影响的研究[D]. 陆飞龙.南京理工大学 2013
[5]尾翼火箭弹流场数值研究[D]. 张延成.中北大学 2011
[6]一种新型空-空导弹的控制律研究[D]. 刘慧.南京航空航天大学 2010
[7]鸭式制导火箭弹的稳定性与操纵性气动设计[D]. 吴军飞.南京理工大学 2009
[8]简易制导航空火箭总体技术研究[D]. 邱瑞宏.南京理工大学 2007
本文编号：3589365
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
注释表
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究意义
1.3 气动布局分类与简介
1.4 无翼式布局制导火箭弹研究现状
1.5 本论文的研究方法
1.5.1 实验分析
1.5.2 数值分析
1.6 操纵性与稳定性的理论分析
1.6.1 稳定性概述
1.6.2 操纵性概述
1.6.3 无翼式布局火箭弹操纵性与稳定性的约束条件
1.7 本课题的研究内容
2 风洞实验原理与实验方案
2.1 实验研究的目的
2.2 实验方案设计
2.3 模型设计准则和要求
2.3.1 模型设计原理
2.3.2 实验模型尺寸的设计与装配
2.3.3 实验模型的结构
2.4 风洞实验模型简图
2.4.1 三种头部、三种尾舵简图
2.4.2 组合体模型简图
2.4.3 实验模型在风洞实验段示意图
2.5 风洞实验的条件
2.6 风洞实验测试的内容
2.7 本章小结
3 风洞实验的结果与分析
3.1 头部对无翼式布局俯仰气动特性的影响结果及分析
3.1.1 尾舵不操纵时的结果分析
3.1.2 尾舵操纵时(-10°舵偏角)结果分析
3.2 尾舵对无翼式布局气动特性的影响结果及分析
3.2.1 尾舵不操纵时的实验结果分析
3.2.2 尾舵操纵(-10°舵偏角)结果分析
3.3 本章小结
4 数值计算方法
4.1 引言
4.2 控制方程
4.3 离散方法
4.4 有限体积法
4.5 边界条件和初始条件
4.5.1 边界条件
4.5.2 初始条件
4.6 湍流模型
4.7 网格生成
4.8 数值计算与实验结果对比
4.8.1 CM-00、DM-00、PM-00组合体模型对比分析
4.8.2 CR-00、CM-00、CN-00组合体模型对比分析
4.9 本章小结
5 无翼式布局火箭弹各部件对俯仰气动特性影响分析
5.1 头部对无翼式布局俯仰气动特性影响分析
5.2 尾部对无翼式布俯仰气动特性影响分析
5.3 流场分析
5.3.1 CM-00、DM-00、PM-00模型流场分析
5.3.2 CR-00、CM-00、CN-00模型流场分析
5.3.3 CM-10、DM-10尾舵操纵时的流场分析
5.4 本章小结
6 全文总结
6.1 本文工作总结
6.2 展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种确定火箭弹静不稳定度边界值的方法[J]. 方海红,庄凌,董春杨,鞠晓燕,宋景亮. 导弹与航天运载技术. 2016(01)
[2]国外远程制导火箭弹技术现状与趋势[J]. 张明星,黄晓霞. 四川兵工学报. 2013(07)
[3]细长旋成体大攻角压心系数的理论分析与数值模拟[J]. 马洋,汪雷,王丹丹,杨涛,张青斌. 国防科技大学学报. 2013(02)
[4]风洞虚拟飞行试验模拟方法研究[J]. 李浩,赵忠良,范召林. 实验流体力学. 2011(06)
[5]亚音速条件下可偏转头部弹气动特性研究[J]. 李明,陈智刚,董素荣,侯秀成. 弹箭与制导学报. 2010(05)
[6]旋成体导弹头部母线线型的选择问题研究[J]. 唐伟,江定武,桂业伟,张瑞文. 空气动力学学报. 2010(02)
[7]制导技术在火箭弹上的应用分析[J]. 王强,解艳芳,石丽娜. 飞航导弹. 2010(03)
[8]弹头尾翼不同布局的气动特性分析[J]. 杨涛,王明海,张晓明. 飞行力学. 2008(04)
[9]基于LES方法圆柱绕流三维数值模拟[J]. 姚熊亮,方媛媛,戴绍仕,王领. 水动力学研究与进展A辑. 2007(05)
[10]基于Fluent的导弹气动特性计算[J]. 赵洪章,岳春国,李进贤. 弹箭与制导学报. 2007(02)
博士论文
[1]栅格翼气动外形设计及其翼身组合体滚转特性的研究[D]. 邓帆.南京理工大学 2011
硕士论文
[1]基于UG二次开发的导弹外形结构参数化设计方法研究[D]. 李剑.北京理工大学 2015
[2]正常式布局制导火箭弹气动布局研究[D]. 倪金付.南京理工大学 2015
[3]二维弹道修正弹气动布局分析[D]. 吴萍.南京理工大学 2014
[4]双鸭舵近距耦合效应及其对全弹气动特性影响的研究[D]. 陆飞龙.南京理工大学 2013
[5]尾翼火箭弹流场数值研究[D]. 张延成.中北大学 2011
[6]一种新型空-空导弹的控制律研究[D]. 刘慧.南京航空航天大学 2010
[7]鸭式制导火箭弹的稳定性与操纵性气动设计[D]. 吴军飞.南京理工大学 2009
[8]简易制导航空火箭总体技术研究[D]. 邱瑞宏.南京理工大学 2007
本文编号：3589365
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