旋轉(zhuǎn)彈箭具有減小制造過程中的誤差影響、簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)和提高飛行穩(wěn)定性等諸多優(yōu)點(diǎn),在武器系統(tǒng)領(lǐng)域的火炮、火箭以及近程戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈上應(yīng)用十分廣泛。但是相比于非旋轉(zhuǎn)彈箭,彈箭旋轉(zhuǎn)也使得其空氣動(dòng)力學(xué)特性變得更為復(fù)雜,并且?guī)硇碌膯栴},如馬格努斯效應(yīng)、錐形運(yùn)動(dòng)、共振耦合等,而產(chǎn)生這些問題的根源在于氣動(dòng)特性參數(shù)的變化�；诖吮尘跋�,本文對(duì)旋轉(zhuǎn)彈箭的氣動(dòng)特性規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)研究,為旋轉(zhuǎn)彈箭氣動(dòng)設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。首先本文詳細(xì)地介紹了國內(nèi)外關(guān)于旋轉(zhuǎn)彈箭氣動(dòng)特性的研究現(xiàn)狀和研究方法,尤其是滑移網(wǎng)格技術(shù)。通過對(duì)ANF彈箭和F4彈箭的氣動(dòng)特性規(guī)律進(jìn)行了數(shù)值仿真,將數(shù)值模擬結(jié)果與風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,用以驗(yàn)證本文研究方法的正確性。其次,為了研究低速旋轉(zhuǎn)對(duì)平直尾翼彈箭氣動(dòng)特性的影響,首先建立了某翼身組合彈箭的數(shù)值計(jì)算模型,生成了該彈箭模型的結(jié)構(gòu)化計(jì)算網(wǎng)格,采用滑移網(wǎng)格技術(shù)實(shí)現(xiàn)彈箭的旋轉(zhuǎn),利用流體力學(xué)（CFD）軟件對(duì)該彈箭在不同工況下的氣動(dòng)特性進(jìn)行了數(shù)值仿真,并著重分析了轉(zhuǎn)速（0.5轉(zhuǎn)/秒、1轉(zhuǎn)/秒、2轉(zhuǎn)/秒）、馬赫數(shù)（0.9、1.1、1.4、1.6、2.0）、攻角（2°、4°）、滾轉(zhuǎn)角（0°～360°）對(duì)其氣動(dòng)特性參數(shù)... 

【文章來源】：南京理工大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：103 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１．１典型旋轉(zhuǎn)彈??為了使得導(dǎo)彈繞其縱軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，通常采用以下三種方式或者三種方式的組合來實(shí)??現(xiàn)旋轉(zhuǎn)：??Ｉ．利用發(fā)射裝置來實(shí)現(xiàn)，比如在發(fā)射管內(nèi)壁面刻畫膛線的方式；??２??

于制造過程中產(chǎn)生的誤差引起的氣動(dòng)、結(jié)構(gòu)不對(duì)稱以及發(fā)動(dòng)機(jī)推力矢量偏心等因素對(duì)彈??體落點(diǎn)散布的影響，從而提高命中精度，尤其是非制導(dǎo)武器。這也是眾多現(xiàn)役的制導(dǎo)炮??彈以及制導(dǎo)火箭彈采用旋轉(zhuǎn)體制的原因之一，如圖１丄１（ａ）和（ｂ）所示的“紅土地”和“神??劍－ＸＭ３８２”型制導(dǎo)炮彈。其次，常規(guī)制導(dǎo)導(dǎo)彈都采用三通道控制系統(tǒng)（俯仰通道、滾轉(zhuǎn)??通道、偏航通道），這可以大幅度提高導(dǎo)彈命中精度。而采用旋轉(zhuǎn)體制的導(dǎo)彈不必對(duì)滾轉(zhuǎn)??通道進(jìn)行控制，從而減少了相應(yīng)的彈載設(shè)備、減輕了導(dǎo)彈不必要的負(fù)重，便于導(dǎo)彈的微??型化設(shè)計(jì)，同時(shí)也降低了相應(yīng)的研發(fā)和維護(hù)成本，例如“拉姆（ＲＡＭ）”防空導(dǎo)彈和“愛??國者－３（ＰＡＣ－３）”地空導(dǎo)彈均考慮到這一優(yōu)勢(shì)，如圖１．１．１（ｃ）和（ｄ）所示。再者，彈箭在大??氣層內(nèi)快速飛行時(shí)，彈體和氣流之間的摩擦作用和壓縮作用會(huì)使得彈體表面產(chǎn)生劇烈的??氣動(dòng)加熱和燒蝕現(xiàn)象，采用旋轉(zhuǎn)體制彈箭可以顯著減弱氣動(dòng)加熱和燒蝕所導(dǎo)致的氣動(dòng)不??對(duì)稱現(xiàn)象

由于旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的馬格努斯效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致彈箭在飛行過程中容易出現(xiàn)發(fā)散的錐形運(yùn)動(dòng)，??輕則削弱了其戰(zhàn)術(shù)性能，重則導(dǎo)致近彈，甚至中途掉彈。例如美國的Ｎｉｔｅｈａｗｅ探空火??箭、西班牙的１４０ｍｍ火箭彈、美國的２．７５?＇航空火箭彈以及５．５６ｍｍ子彈以及我國的簡(jiǎn)??易控制增程火箭彈等在飛行試驗(yàn)過程中均出現(xiàn)近彈或掉彈現(xiàn)象［３］�？梢姕�(zhǔn)確地預(yù)測(cè)旋轉(zhuǎn)??體制彈箭馬格努斯力和力矩對(duì)于彈箭設(shè)計(jì)、彈道計(jì)算以及穩(wěn)定性研究有著至關(guān)重耍的意??義。??除了馬格努斯效應(yīng)以外，旋轉(zhuǎn)彈箭的滾轉(zhuǎn)特性變化也是一個(gè)值得注意的問題。一般??情況下，彈箭采用斜置尾翼或者使用卷弧翼的方式來實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)。對(duì)于斜置尾翼方式，尾??翼斜置角選擇的不合理，直接引起彈箭飛行不穩(wěn)定，甚至導(dǎo)致掉彈現(xiàn)象。作用在不同尾??翼斜置角上的滾轉(zhuǎn)力矩不同，進(jìn)而導(dǎo)致彈箭的平衡轉(zhuǎn)速不同，因此合理選擇斜置角也是??保證彈箭打擊精度的必要條件之一。相比于平直尾翼彈箭，卷弧尾翼彈箭會(huì)產(chǎn)生自誘導(dǎo)??滾轉(zhuǎn)特性，并且卷弧翼彈箭在跨聲速附近飛行時(shí)會(huì)發(fā)生滾轉(zhuǎn)力矩?fù)Q向現(xiàn)象，這對(duì)彈箭飛??行穩(wěn)定性以及彈箭控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有很大影響。??彈箭滾轉(zhuǎn)有利于保持彈體的穩(wěn)定性，提高射擊精度，并且可以進(jìn)行簡(jiǎn)易制導(dǎo)控制。??

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
[1]不同尾翼結(jié)構(gòu)形式的翼身組合體滾轉(zhuǎn)阻尼導(dǎo)數(shù)及其它氣動(dòng)特性的研究[D]. 周德娟.南京理工大學(xué) 2012
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本文編號(hào)：3215649