基于微气泡弹载飞行特性及作用原理的研究
发布时间：2023-03-18 23:15
现代战争对武器的要求越来越高,通过改进传统的无控弹丸,在弹头阵列排布若干微气泡致动器实现主动流动控制,打破了弹丸飞行过程中的绕流流场,改善了弹丸的流体动力学特性,为智能弹药技术研究增加了新选择。采用MEMS技术的微气泡致动器具有体积小、重量轻、功耗低等特点,适用于在近程弹丸以及飞行器上的安装、应用。(1)考虑到弹丸飞行过程中所处的外部环境,选取硅酮橡胶作为微气泡致动器的薄膜材料,对微气泡薄膜的鼓起变形进行了理论计算与数值仿真分析,得到了气体输入压力与薄膜变形位移以及薄膜尺寸之间的关系。研究表明:气体压力越大,气泡鼓起的高度越高;相同条件下,气泡宽度对薄膜变形的影响最大,气泡长度对薄膜变形的影响最小。(2)基于边界条件理论以及微致动器的工作特点,选择在低旋尾翼弹弹头引信部位环形阵列若干微气泡致动器,实现对弹丸飞行过程中的主动流动控制,根据弹丸在不同飞行速度下的速度云图和压力云图,得出微气泡致动器对弹体表面气流的影响规律。(3)分析弹丸在不同的飞行条件下弹体的空气动力学特性,得到载有不同尺寸和数量的微气泡弹丸飞行的气动特性规律,获得弹丸升力系数、阻力系数、俯仰力矩系数随攻角和马赫数的变化情...
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 微机电系统的简介
1.2 基于MEMS系统的微致动器分类
1.3 基于MEMS技术的微气泡致动器的国内外研究现状
1.4 论文研究内容及意义
第2章 微气泡致动器的设计与仿真
2.1 微气泡致动器的工作过程
2.2 微气泡致动器的加工与控制方法
2.2.1 微气泡薄膜材料的选择
2.2.2 微气泡致动器制作工艺流程
2.2.3 微控制器方案设计研究
2.3 微气泡致动器的理论与仿真分析
2.3.1 微气泡薄膜变形理论分析
2.3.2 微气泡薄膜的静力仿真
2.4 微气泡结构尺寸设计
2.5 章末小结
第3章 模拟弹丸飞行中的流场仿真分析
3.1 坐标系的定义
3.2 作用在弹丸上的空气动力及力矩
3.3 弹丸刚体的弹道方程组
3.4 弹丸空气动力获取方法
3.5 弹丸气动参数的数值模拟
3.5.1 数值模拟计算
3.5.2 计算流体力学基本方程
3.6 边界条件
3.6.1 压力远场的边界条件
3.6.2 固体壁面边界条件
3.7 弹丸气动模型的建立
3.7.1 微致动器在弹丸头锥上的集成阵列
3.7.2 致动弹丸的三维实体仿真模型
3.7.3 弹丸三维模型网格的划分
3.7.4 基于FLUENT计算条件的设置
3.8 致动弹丸扰流流场数值模拟
3.8.1 致动弹丸的仿真分析
3.8.2 亚音速云图对比
3.8.3 跨音速云图对比
3.8.4 超音速云图对比
3.8.5 弹头截面压力云图
3.9 章末小结
第4章 致动弹丸气动特性分析
4.1 不同气泡结构对弹丸阻力系数的影响
4.1.1 气泡长度对弹丸阻力系数的影响
4.1.2 气泡宽度对弹丸阻力系数的影响
4.1.3 气泡高度对弹丸阻力系数的影响
4.1.4 气泡数量对弹丸阻力系数的影响
4.2 不同气泡结构对弹丸升力系数的影响
4.2.1 气泡长度对弹丸升力系数的影响
4.2.2 气泡宽度对弹丸升力系数的影响
4.2.3 气泡高度对弹丸升力系数的影响
4.2.4 气泡数量对弹丸升力系数的影响
4.3 不同气泡结构对弹丸俯仰力矩的影响
4.3.1 气泡长度对弹丸俯仰力矩系数的影响
4.3.2 气泡宽度对弹丸俯仰力矩系数的影响
4.3.3 气泡高度对弹丸俯仰力矩系数的影响
4.3.4 气泡数量对弹丸俯仰力矩系数的影响
4.4 同一弹丸随着攻角、马赫数变化下的影响规律
4.4.1 在不同马赫数的情况下
4.4.2 在不同攻角的情况下
4.5 低旋尾翼弹的飞行稳定性
4.5.1 基本概念
4.5.2 弹丸飞行稳定性判据
4.6 章末小结
第5章 微气泡控制弹丸动力学仿真
5.1 虚拟样机技术
5.1.1 虚拟样机技术的含义
5.1.2 基于Adams软件仿真
5.1.3 运动学方程
5.2 ADAMS的动力学模型的建立
5.3 致动弹丸的动力学仿真分析
5.3.1 气泡致动对弹丸的影响
5.3.2 致动弹丸与非致动弹丸在不同射角下的对比
5.3.3 致动弹丸与非致动弹丸在不同发射速度下数据的对比
5.3.4 空气弹道的不对称性
5.4 微气泡致动器修正能力分析
5.4.1 弹丸的纵向修正
5.4.2 弹丸的横向修正
5.5 章末小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果
致谢
本文编号：3764061
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 微机电系统的简介
1.2 基于MEMS系统的微致动器分类
1.3 基于MEMS技术的微气泡致动器的国内外研究现状
1.4 论文研究内容及意义
第2章 微气泡致动器的设计与仿真
2.1 微气泡致动器的工作过程
2.2 微气泡致动器的加工与控制方法
2.2.1 微气泡薄膜材料的选择
2.2.2 微气泡致动器制作工艺流程
2.2.3 微控制器方案设计研究
2.3 微气泡致动器的理论与仿真分析
2.3.1 微气泡薄膜变形理论分析
2.3.2 微气泡薄膜的静力仿真
2.4 微气泡结构尺寸设计
2.5 章末小结
第3章 模拟弹丸飞行中的流场仿真分析
3.1 坐标系的定义
3.2 作用在弹丸上的空气动力及力矩
3.3 弹丸刚体的弹道方程组
3.4 弹丸空气动力获取方法
3.5 弹丸气动参数的数值模拟
3.5.1 数值模拟计算
3.5.2 计算流体力学基本方程
3.6 边界条件
3.6.1 压力远场的边界条件
3.6.2 固体壁面边界条件
3.7 弹丸气动模型的建立
3.7.1 微致动器在弹丸头锥上的集成阵列
3.7.2 致动弹丸的三维实体仿真模型
3.7.3 弹丸三维模型网格的划分
3.7.4 基于FLUENT计算条件的设置
3.8 致动弹丸扰流流场数值模拟
3.8.1 致动弹丸的仿真分析
3.8.2 亚音速云图对比
3.8.3 跨音速云图对比
3.8.4 超音速云图对比
3.8.5 弹头截面压力云图
3.9 章末小结
第4章 致动弹丸气动特性分析
4.1 不同气泡结构对弹丸阻力系数的影响
4.1.1 气泡长度对弹丸阻力系数的影响
4.1.2 气泡宽度对弹丸阻力系数的影响
4.1.3 气泡高度对弹丸阻力系数的影响
4.1.4 气泡数量对弹丸阻力系数的影响
4.2 不同气泡结构对弹丸升力系数的影响
4.2.1 气泡长度对弹丸升力系数的影响
4.2.2 气泡宽度对弹丸升力系数的影响
4.2.3 气泡高度对弹丸升力系数的影响
4.2.4 气泡数量对弹丸升力系数的影响
4.3 不同气泡结构对弹丸俯仰力矩的影响
4.3.1 气泡长度对弹丸俯仰力矩系数的影响
4.3.2 气泡宽度对弹丸俯仰力矩系数的影响
4.3.3 气泡高度对弹丸俯仰力矩系数的影响
4.3.4 气泡数量对弹丸俯仰力矩系数的影响
4.4 同一弹丸随着攻角、马赫数变化下的影响规律
4.4.1 在不同马赫数的情况下
4.4.2 在不同攻角的情况下
4.5 低旋尾翼弹的飞行稳定性
4.5.1 基本概念
4.5.2 弹丸飞行稳定性判据
4.6 章末小结
第5章 微气泡控制弹丸动力学仿真
5.1 虚拟样机技术
5.1.1 虚拟样机技术的含义
5.1.2 基于Adams软件仿真
5.1.3 运动学方程
5.2 ADAMS的动力学模型的建立
5.3 致动弹丸的动力学仿真分析
5.3.1 气泡致动对弹丸的影响
5.3.2 致动弹丸与非致动弹丸在不同射角下的对比
5.3.3 致动弹丸与非致动弹丸在不同发射速度下数据的对比
5.3.4 空气弹道的不对称性
5.4 微气泡致动器修正能力分析
5.4.1 弹丸的纵向修正
5.4.2 弹丸的横向修正
5.5 章末小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果
致谢
本文编号：3764061
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3764061.html
