导弹热发射方式增推效能研究

为研究导弹热发射增推效能,设计了3种不同方式的排导空间。建立导弹热发射过程的控制方程和导弹全区域结构化网格模型,使用计算流体力学方法进行仿真,分别采用2阶迎风格式和全隐式方法进行空间离散和时间离散;计算了3种不同排导空间条件下导弹的出筒过程、出筒速度,分析导弹发射时筒内气动特征和导弹在发射筒内运动时增推力随导弹位移的变化过程。数值计算结果与原理验证试验结果符合较好。对不同条件下导弹出筒速度的仿真计算结果表明,采用筒式热发射,可以通过改变排导空间的方法实现燃气能量的再利用,将筒内燃气的气动力转换为推动导弹运动的推力,形成额外的增推力,提升导弹筒内运动速度,降低导弹出筒消耗的能量。     

基于多燃气动力的水下变深度发射内弹道

为研究水下变深度发射导弹的内弹道问题,通过由多个燃气发生器组成的弹射动力系统,建立了水下发射的内弹道计算模型,介绍了可同时满足多种深度发射的内弹道仿真方法,进行了仿真计算。结果表明:在20～60 m的深度范围发射,可以通过调节3个燃气发生器的点火时序,得到18.9 m/s±3.4 m/s的出筒速度调节范围。由多燃气发生器组成的弹射动力系统是解决变深度发射导弹的有效途径。     

导弹水下发射筒口气泡特性研究

潜射导弹通常采用燃气—蒸汽弹射装置发射,弹尾离筒阶段筒口发生强烈的水-气交互作用,形成筒口气泡,该气泡的发展过程对发射平台会造成不利影响.采用CFD软件FLUENT对导弹离筒过程筒口气泡的发展及其对发射平台的影响进行了数值模拟.然后,给出了艇体不同位置压力脉动规律及其受发射深度的影响规律.仿真结果表明,压力监测数据与实...     

水下垂直发射燃气后效对筒盖系统的影响研究

在蒸汽-燃气弹射式水下垂直发射过程中,当弹尾离开发射筒时,燃气在筒内余压作用下瞬间溢出,与海水掺混,形成的筒口燃气泡。燃气泡周期性的膨胀-收缩引起筒盖的运动,会给筒盖系统的安全性带来隐患。基于计算流体动力学CFD软件中的Fluent软件包,采用动网格技术和Mixture模型对导弹离筒过程燃气后效及其对具有柔性支撑筒盖系统的影响进行了数值模拟。研究了筒口气泡膨胀-收缩的周期性过程,获得了出筒过程中,筒盖的运动规律和受载特性。仿真结果表明,筒盖特征测点压力值与试验测量结果吻合度较高,验证了该研究方法的有效性,为筒盖系统的设计和安全性评估提供了研究方法。     

燃气后效对发射体影响研究

对发射筒口燃气脉动现象进行分析,建立发射体水下发射燃气后效计算模型,进行非定常粘性可压缩流Navier-Stokes 方程的数值模拟,通过计算,获取了发射体表面在燃气后效影响下的压力分布及作用范围,为出筒后的发射体载荷分析提供一定的依据.     

导弹发射系统发射内弹道热-流耦合仿真研究

为了研究导弹发射系统发射内弹道特性,采用Fluent软件建立了内置式发射动力系统发射过程仿真模型,使用动网格技术模拟了导弹在发射筒内的运动过程,通过发射系统流场及固体壁面间的热-流耦合计算,得到了导弹发射出筒过程中的能量利用系数.仿真所得的内弹道结果能较好地与试验结果吻合,发射动力系统耗散的热量约为发射筒耗散热量的1/...     

喷水孔数量对燃气-蒸汽弹射内弹道的影响

以含水室的燃气-蒸汽弹射动力装置为研究对象,采用Mixture两相流模型、k-ε湍流模型和域动分层动网格技术,研究了不同喷水孔数量对燃气-蒸汽弹射内弹道的影响。研究表明:随着喷水孔数量的增加,燃气进入弯管和发射筒内阻力逐渐增大,弹射装置内冷却水消耗完的时间逐渐缩短,弹射过程中的最大压力峰值逐渐降低。同时,喷水孔的数量对0.1~0.4s时间内的发射筒内的温度影响较大,对0.55s以后发射筒内的温度影响较小。喷水孔数量的增加引起发射筒内混合气体动能的降低,导致导弹的出筒时间延长和导弹的出筒速度降低。研究结果为燃气-蒸汽弹射喷水方案设计提供了理论依据。     

导弹水下发射装置内流场数值研究

针对潜射导弹同心筒发射装置,建立了二维内流场模型,建模中将两相流问题简化为单纯的高速气体射流问题.计算表明,从导弹离筒速度和筒内行程等总体指标看,单相高速气体射流模型和VOF模型的计算结果相差不大;单相高速气体射流模型能够较准确地揭示出导弹水下发射装置内气体流动的细节;VOF模型计算工作量大,耗时长,而单相高速气体射流模型的计算工作量相对较小,计算速度快.简化模型研究水下发射内流场方法可行.     

两种弹筒适配方式对导弹出筒姿态的影响

潜射导弹在水下垂直发射出筒过程中,弹体受到发射筒与适配器的共同约束,使得出筒阶段弹体载荷水平较高.为研究横向支撑对弹体出筒姿态的影响,依据动量和动量矩定理建立了导弹水下垂直发射出筒过程动力学模型,对艇速为1m/s、2m/s工况下的适配器和气密环-减震垫2种弹筒适配方式对导弹出筒时刻姿态的影响进行了仿真计算.结果表明,2种横向支撑方式下,出筒俯仰角、攻角量值差别不大,但角速度、质心横向偏移量差别较大,尤其是在气密环-减震垫横向支撑方式下,弹体出筒伴随较大的震荡过程.     

导弹燃气-蒸汽弹射发射技术概述

介绍了导弹燃气-蒸汽弹射的冷发射技术. 这种弹射技术以燃气-蒸汽为动力源, 相比燃气弹射可以有效地降低烧蚀; 相比压缩气体弹射可以极大地缩小设备体积, 提高可靠性. 对此技术的总体思想及其它相关内容均作了较详细介绍.     

不同时离轨倾斜发射导弹出箱安全性研究

导弹的出箱安全是箱式发射需解决的关键问题。以往研究设计中都是在假定发射箱为刚体的基础上进行导弹出箱安全性分析,未考虑发射箱箱口的回弹对导弹出箱安全性的影响。利用有限元软件Abaqus建立发射箱有限元模型,用中心差分法对导弹出箱过程中的箱口变形情况进行求解计算。通过对计算结果进行分析,总结箱口变形规律,修正出箱安全间隙数据,为导弹出箱安全性判断提供了支持。研究表明,发射箱箱口变形对导弹出箱安全间隙有较大影响,对完善导弹出箱安全性判断有重要意义。     

某导弹无依托发射场坪动态响应研究

为得到某导弹无依托发射时场坪的动态响应,采用Hongnestad方程及改进后的Saenz单轴方程分别拟合混凝土在受压时的上升段及下降段应力-应变关系,构建了一条适用于沥青混凝土的受压应力-应变曲线;引入损伤因子并结合Sidiroff能量等价原理,建立了某导弹无依托发射场坪塑性损伤动态本构;基于含场坪的发射平台非线性结构动力学模型,分析了导弹在发射状态下场坪的动态响应。研究结果表明：在导弹垂直待发射阶段,后支腿处场坪比前支腿处场坪动态响应明显;在导弹垂直发射阶段,发射筒底部处场坪沉降较大,发射筒底部处场坪与后支腿处场坪交叉区域损伤严重。研究结果可为导弹无依托发射前场坪快速评估提供理论支撑。     

潜载导弹水下弹射筒口气泡数理模型

潜载导弹水下弹射产生的筒口气泡载荷对水下发射安全有着重要影响.围绕潜载导弹水下弹射筒口气泡膨胀降压和收缩增压的物理机制,建立筒口气泡载荷发展变化的数理模型,为气泡载荷特性分析提供有效途径.数理模型利用不可压缩势流模型描述水环境在气泡作用下的流动状态,采用包含筒内外工质气体的均压模型描述气泡压强变化,并采用直接边界元法进...     

上浮式水面发射筒弹射内弹道特性

为研究新型上浮式水面发射筒弹射内弹道特性及其影响因素,采用Realizable k-ε湍流模型、Mixture多相流模型以及动态分层技术,建立考虑上浮速度影响的弹、筒弹射模型。对弹筒模型在水面与地面上的弹射过程分别进行数值模拟,对比分析二者的内弹道性能与筒内流动变化规律,并研究发射筒出水速度对水面发射内弹道性能的影响。对比结果表明,水面发射的弹、筒相对运动快于地面发射的相对运动,使得水面发射的燃气做功用时比地面发射的用时少14%,水面发射弹体受到的最大载荷比地面发射小20%;由于水面发射中发射筒具有相对较高的设定出水速度,水面发射弹体的出筒速度大于地面发射的出筒速度。流动分析表明：在设定的出水速度条件下,水面发射过程中燃气不会直接与水面发生作用,无相变耗能过程。影响因素分析表明,在安全发射条件下,出水速度主要通过改变水对筒的作用力来影响弹、筒的相对运动速度,但燃气对筒的作用力远远大于水对筒的作用力,使得出水速度对弹、筒相对运动的非线性影响几乎可以忽略,出水速度的改变几乎不会影响弹体的出筒速度增量。     

考虑弹-筒柔性的潜载导弹弹射多体动力学分析方法

在潜载导弹垂直弹射过程中,导弹的姿态变化是关系其发射成败的关键.针对潜载导弹垂直弹射过程提出一种可同时考虑弹体和发射筒柔性的弹射发射动力学建模分析方法.运用改进的柔性点线高副模型来模拟适配器的抗压和抗弯载荷,基于弹体水动力、附连水惯性力的单元线性分布假设,利用Hermite形状函数将单元分布载荷等效简化为单元节点集中力...     

新型舰载同心筒发射过程流场研究

采用同心筒垂直发射装置,内外筒要保证足够的间隙尺寸用来排导燃气,目前舰载发射均采用通垂方式,势必使得内筒尺寸较小,从而导弹的直径也就较小,不利于发挥弹道导弹的优势.在此基础上提出将传统的外筒设计为一方形结构,在与相同尺寸的通垂架相连接的前提下,增加了内外筒之间燃气排导空间,降低发射过程中导弹表面的温度.计算中使用三维动...     

湿式独立自排导垂直发射技术研究

湿式独立自排导垂直发射技术在发射过程中可能会存在发射筒内压力过高的问题,就不同结构参数的湿式独立自排导垂直发射装置进行数值计算,并采用动网格对内外筒间距为17 mm及单筒发射的导弹发射过程进行数值研究和分析.计算中考虑水的汽化效应,采用Mixture两相流计算模型求解气液两相流场,网格更新方法采用域动分层法.结果表明,...     

同心筒发射中旁泄流影响的数值研究

同心筒是一种先进的新型的舰载导弹垂直发射装置。文中采用动网格技术模拟了导弹在同心式发射筒内发射的瞬态过程。探讨了发射过程中旁泄流的产生与消失原因。通过设计内外筒的合理大小可以有效减弱旁泄流的影响。通过大量的数值实验,给出了避免外筒发生雍塞的代数关系式。     

考虑适配器弹性的潜射导弹出筒载荷特性研究

同心筒水下垂直发射导弹时潜艇是具备一定艇速的,相当于给弹体增加了侧向横流,其影响在弹体出筒阶段尤为显著,带来发射安全性和弹体结构载荷相关的诸多问题。为获得在时间和空间维度上置信度更高的导弹出筒载荷特性,并采用较少的假设,首次提出并建立了考虑适配器弹性约束和弹体三自由度的耦合求解流场和弹体运动的非定常数值模型。阐述了筒口气泡弹性对弹体载荷特性的影响,同时获得了出筒过程中的弹体运动、受载及适配器变形情况。仿真结果表明：由艇速产生的横流造成的振荡特性对导弹发射产生不利影响。结果可为同心筒水下垂直发射安全性评估和弹性结构设计提供研究方法。     

基于能量调节动力系统的变深度冷发射技术

能量调节动力系统的变深度冷发射技术是指通过对输入发射筒的燃气量进行调节,实现导弹在水下的变深度发射。首先研究了能量调节动力系统的设计及仿真计算方法;针对某变深度发射条件,进行两种调节流量特性下的弹射内弹道设计、计算与分析。通过以上研究表明,动力系统及调节动力装置点火时间通过合理设计,能够实现变深度发射对内弹道的需求,且点火时间越滞后,出筒速度越低。