【摘要】：本文以底部排氣增程技術(shù)為工程背景,以國(guó)內(nèi)某155mm低阻遠(yuǎn)程底部排氣彈為研究對(duì)象,以減阻特性的設(shè)計(jì)原則得到最大的增程率和最小的射程散布為目標(biāo),分別建立了底排裝置的內(nèi)彈道模型、底排的減阻計(jì)算方程和底排彈的外彈道模型。研究分析了底排藥柱燃速規(guī)律特性、底排工作不一致性對(duì)底排彈減阻特性的影響,并依據(jù)國(guó)內(nèi)外飛行試驗(yàn)和風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)建立的經(jīng)驗(yàn)半經(jīng)驗(yàn)公式,實(shí)現(xiàn)底阻系數(shù)、底壓比和減阻率的快速預(yù)測(cè)與仿真,為底排彈彈道計(jì)算和新型底排彈的總體設(shè)計(jì)提供可靠的參考。主要研究?jī)?nèi)容及成果如下:(1)在底排彈彈道計(jì)算模型的基礎(chǔ)上,通過(guò)引入了燃速改變系數(shù)的概念和將底排藥柱分為燃速不同的兩層結(jié)構(gòu),建立了底排藥柱燃燒的三種新模型,研究得到了底排彈在飛行過(guò)程中不同燃速燃燒的底排藥柱、變?nèi)妓偃紵陌菜幹退幹矊游恢玫淖兓瘜?duì)減阻特性的影響,提出了改善底排彈減阻增程特性的新方法,且這種方法具有普遍適用性。(2)利用建立的底排彈彈道計(jì)算模型,采用控制變量法,分別研究了點(diǎn)火延遲時(shí)間、藥柱質(zhì)量偏差、底排工作環(huán)境及藥柱初溫等底排工作不一致性問(wèn)題對(duì)底排彈減阻特性的影響,得到了平均單位點(diǎn)火延遲時(shí)間、藥柱初始質(zhì)量偏差、發(fā)射點(diǎn)海拔位置、藥柱初溫四種因素下的射程散布,為底排彈減小射程散布的研究提供了理論基礎(chǔ)。(3)通過(guò)整理分析國(guó)內(nèi)外飛行試驗(yàn)、風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果,總結(jié)了國(guó)內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)半經(jīng)驗(yàn)公式,對(duì)底排彈底阻系數(shù)、底壓比和減阻率進(jìn)行了仿真計(jì)算。研究得到了底阻系數(shù)的工程計(jì)算結(jié)果及攻角對(duì)其的影響,并以減小散布為標(biāo)準(zhǔn),分析對(duì)比了各底阻系數(shù)的計(jì)算方法;將底壓比計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)中風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)作對(duì)比分析后證明了底壓比計(jì)算模型具有一定的精度和適用性;對(duì)于底排減阻率計(jì)算得到的變化曲線,根據(jù)結(jié)果分析了其適用范圍和主要考慮的因素,以及實(shí)際的彈道計(jì)算與射表編擬中所采用的方法,使工程中的快速預(yù)測(cè)和仿真計(jì)算變得方便。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TJ410
【圖文】：

彈丸底部阻力的形成是由于轉(zhuǎn)折氣流的膨脹過(guò)程以及外流與底部區(qū)域氣流的相互逡逑作用，產(chǎn)生了渦流與引射，從而在彈丸底部形成低壓區(qū)。超音速飛行彈丸得底部流動(dòng)狀逡逑態(tài)如圖２．２所示，自由彈丸底部的流動(dòng)狀態(tài)可分為自由流區(qū)、底部回流區(qū)和剪切層區(qū)。逡逑超音速自由來(lái)流經(jīng)過(guò)彈丸，由于空氣具有粘性，會(huì)在彈丸尾部形成一定厚度的邊界層，逡逑其外部為理想氣體，當(dāng)邊界層與外部理想氣體流過(guò)彈底拐角處時(shí)一并向下轉(zhuǎn)折膨脹，形逡逑成剪切層包圍的區(qū)域，Ｅ域內(nèi)氣流速度很小，會(huì)發(fā)生氣流的摻混和引射作用，使區(qū)域內(nèi)逡逑的壓力降低，并有低速運(yùn)動(dòng)氣流形成的環(huán)流，稱為底部回流區(qū)。由邊界層發(fā)展而來(lái)的區(qū)逡逑域稱為剪切層區(qū)，其是聯(lián)結(jié)自由流區(qū)與底部回流區(qū)的過(guò)渡區(qū)，對(duì)底部回流區(qū)的狀態(tài)有重逡逑大影響。因此，提高底壓必須改變剪切層區(qū)的狀態(tài)，分離流線越平直，喉部越拱起，底逡逑壓越高底阻越小。逡逑底部排氣的減阻機(jī)理就是由底排裝置向底部低壓區(qū)內(nèi)排入低動(dòng)量高溫燃?xì)�，通過(guò)添逡逑質(zhì)加能改變底部低壓區(qū)的流動(dòng)狀態(tài)

３．２燃燒模型逡逑根據(jù)不同燃速底排藥柱、變?nèi)妓偃紵陌菜幹退幹矊游恢玫淖兓N情逡逑況，建立的三種模型藥柱結(jié)構(gòu)如圖３．１所示。逡逑遍枈逡逑：＃邋一邋Ｚ：邐，邐：邐，邐？逡逑Ｉｎｔｅｒ邋Ｌａｙｅｒ逡逑＿邋■邋＿邋Ｉ邋Ｉ邋■邋Ｉ邋�。澹斟濉鲥义希慑澹咤澹卞澹湾澹湾澹咤义希幔澹眨睿椋觯澹颍螅幔戾澹穑颍铮穑澹欤欤幔睿暨姡猓澹郑幔颍椋幔猓欤邋澹猓酰颍睿椋睿珏澹颍幔簦暹姡悖澹郑幔颍椋幔猓欤邋澹穑铮螅椋簦椋铮铄义希穑颍铮穑澹欤欤幔睿暨姡穑颍铮穑澹欤欤幔睿翦义蠄D３．１底排藥柱截面逡逑為方便研究，針對(duì)三種不同底排藥柱燃燒的模型，引入了燃速改變系數(shù)的概念，作逡逑出如下說(shuō)明：逡逑（１）第一種模型是通用的底排藥柱模型，燃速公式如式（３．１）：逡逑２２逡逑

了燃?xì)獾馁|(zhì)量流率，排氣參數(shù)也隨著變化，進(jìn)而改變了減阻率和阻力系數(shù)，最終影響到逡逑底排彈的射程和增程率。逡逑圖３．２和圖３．３分別為底排裝置內(nèi)壓力和燃?xì)赓|(zhì)量流率隨時(shí)間的變化曲線。從圖３．２逡逑可以看出隨著燃速改變系數(shù)的增加，壓力初值升高，從0．７１８ａｔｍ上升到０．８８８ａｔｍ；壓力逡逑隨著藥柱的燃燒呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)，在減阻階段最后基本重合，說(shuō)明燃速對(duì)底排裝置內(nèi)逡逑壓力初值的影響較大。從圖３．３可以看出燃?xì)赓|(zhì)量流率的變化趨勢(shì)與壓力的變化趨勢(shì)相逡逑似，但其隨著燃速改變系數(shù)的增加，質(zhì)量流率初值變化幅度更大，Ｊ為１．２時(shí)的質(zhì)量流率逡逑初值是ｙ＿為０．７的１．９倍；隨著時(shí)間的增加，質(zhì)量流率在逐漸降低，在藥柱燃盡前基本重逡逑合。逡逑１．０］邐逡逑邐０．７逡逑‘．，邋邐０．８逡逑０．８－Ａ邐邋0．９逡逑

本文編號(hào)：2773783