基于数值仿真的火箭箭体气动特性分析

为了分析内装式空中发射运载火箭在箭体脱离载机后的气动特性。应用CFD软件进行了运载火箭三维湍流流场结构分析,在此基础上就火箭箭体的迎角变化对流场结构的影响进行了数值模拟。通过数值模拟得到了不同迎角时运载火箭的气动参数、箭体的压力云图、流场结构;绘制了火箭的力与力矩系数曲线,确定了流场在火箭扰流时的特征。通过分析,明确了火箭气动特性对空中发射系统设计的影响。     

头部偏角对气动特性影响规律研究

为了获得头部偏角对气动特性的影响规律,首先对弹体表面不同位置的压力变化进行了试验,并以此修正和验证基于头部偏转弹的数值计算模型,并进一步计算不同马赫数和不同头部偏角情况下对升力、阻力和俯仰力矩影响规律。结果表明,头部偏转对弹体表面影响效果十分显著,远远大于同一角度攻角对压力大小的改变量。较小头部偏角和马赫数下的阻力与原型弹偏差不大;随着头部偏角的增加,升力和俯仰力矩会迅速增加。对于在某个头部偏角情况下,存在唯一一个使飞行稳定的最大马赫数。     

头部和尾舵布局对弹箭俯仰气动特性影响

采用数值模拟的方法并经过风洞实验验证分析了超音速下无翼式布局火箭弹模型俯仰气动特性随头部形状和尾舵面积的变化规律,得出在头部长细比固定不变的条件下选用单锥型弹头较双锥形弹头有更好的稳定性;选用面积大的尾舵具有更好的法向过载和稳定性;为无翼式布局弹箭气动设计提供了依据.     

头部偏转火箭弹气动特性及弹道规律研究

为了得到头部偏转对落点偏离瞄准点距离的影响规律,进行了头部偏转火箭弹的气动和弹道规律研究。首先以某单兵火箭弹为对象进行了射击试验。采用数值仿真方法对头部偏转火箭弹气动特性进行了相关数值仿真,计算结果与试验数据吻合较好。以此为基础进行了进一步数值仿真计算。结果表明头部偏转方向对偏离方向具有决定性作用,在射击距离200 m时射程修正量为0.43 m;头部偏转角度和射程相同时,飞行速度超过某个值后,偏离距离基本不再改变。     

发动机对火箭振动特性的影响

讨论了二级发动机系统对火箭振动特性的影响。研究表明，涡轮泵不对称以及发动机与机架之间连接刚度弱是引起推力偏心和基频固有频率偏低的主要原因。研究还表明，采用四短拉杆作为发动机系统改型设计是成功的。     

海拔高度对弹箭兵器气动特性的影响

文中以某型大长细比火箭弹为研究背景,利用基于N-S方程的CFD软件研究了海拔高度从0km到80km,马赫数从0.6～5.0时主要气动参数的变化情况。结果表明:海拔高度在30km以下时,升力系数、阻力系数和压心系数等随着海拔高度增加变化量较小;而到了30km以上高空时,随着海拔高度的增加,阻力系数和升力系数增加很多,压心前移明显,并且马赫数越小变化越剧烈。依据所得气动参数设计的高空飞行弹道与野外飞行试验结果相符,进一步验证了研究结果的可信度。     

不同剖面形状的栅格壁对栅格翼气动特性的影响?

鉴于栅格翼相对于传统平板翼所体现的优越性,有必要研究其气动特性。栅格壁剖面形状作为一个重要的几何特征,采用数值模拟的方法,分别对不同的剖面形状进行气动分析。结果显示：剖面形状为菱形、四角形、六角形的栅格翼与矩形剖面的栅格翼相比能够很大程度的减小阻力,一定程度上增加升力,并且提高升阻比。流线型剖面的栅格翼中,菱形和四角形的栅格翼存在较好的气动性能。     

边条对导弹大攻角气动特性影响的数值研究

通过与试验结果的对比,验证了基于求解Euler方程的数值模拟方法在计算导弹气动特性中的有效性。在此基础上采用数值模拟方法研究加装弹身长边条对导弹大攻角气动特性的影响。与无边条外形相比,安装弹身长边条后,导弹在大攻角条件下的法向力和纵向压力中心变化不大,但非对称姿态下的偏航力矩和低超音速时的滚转力矩有明显减小,表明在弹身上加装长边条可有效改善导弹滚动通道的稳定性。     

火箭亚跨超声速气动特性数值研究

为研究不同攻角、马赫数下火箭的气动特性,采用有限体积法,对某型火箭在亚跨超声速来流条件下的流场进行了数值模拟,给出了阻力系数、升力系数、俯仰力矩系数、升阻比以及压力中心随攻角、马赫数的变化规律,结果表明:小攻角和大攻角条件下,阻力系数、升力系数、俯仰力矩系数和压力中心随攻角表现出不同的特性,且与马赫数也有很大关系;不同马赫数下,升阻比最大值基本在22°～26°攻角范围内取得。     

基于ADAMS的内装式空射运载火箭分离过程动力学分析

为初步论证内装式空中发射运载火箭总体方案,利用动力学仿真软件ADAMS和实体建模软件Solidworks联合建立了载机、运载火箭、稳定伞等样机的实体模型;对分离过程中三者的受力情况进行了详细分析,并建立了动力学仿真所需要的动力学方程;对样机进行动力学仿真,验证样机建立正确合理,从而为空气动力仿真提供了一种新的方法。     

火箭弹不同尾翼气动特性分析及优化

主要介绍了固定翼、卷弧翼和马刀翼3种常用的尾翼结构,并分别对固定翼、卷弧翼及马刀翼这3种不同尾翼的火箭弹进行了气动特性分析,分析结果表明马刀翼具有较好的气动特性;并进一步对马刀翼进行了气动优化分析。     

极小展弦比翼身组合体大攻角气动特性研究

极小展弦比翼身组合体在大攻角飞行时会形成非对称涡,产生很大的侧向力.为减小侧向力,研究了前体小翼对极小展弦比翼身组合体气动特性的影响.采用有限体积法对极小展弦比翼身组合体流场进行了数值模拟.对比了有无前体小翼翼身组合体气动参数随攻角变化趋势以及空间流场结果,重点分析了前体小翼对侧向力的影响.结果表明,前体小翼的存在可以显著降低全弹的侧向力,并且对全弹的零阻和法向力影响很小.     

尾翼稳定火箭弹高空气动力与弹道特性研究

针对新型弹箭的射程增大和飞行空域的大幅度提高,文中研究了尾翼稳定弹箭的主要气动力特性随海拔高度增大的变化规律以及对飞行弹道特性的影响。结果表明,随海拔高度增大阻力系数增大及压心系数减小对弹道特性的影响应该引起重视,在飞行弹道高度大于30km的远程弹箭飞行动力设计和弹道仿真计算中应该考虑空气动力系数随高度的变化。     

格栅翼空气动力特性数值模拟研究

为了研究格栅翼的气动特性,采用数值模拟方法求解三维NS方程组,对格栅翼和平面翼战术导弹大攻角流场进行了数值计算,并重点分析了几何特征尺寸对格栅翼气动特性的影响。结果表明:与平面翼相比格栅翼具有失速攻角大、铰链力矩小等优点;格栅翼的格数、格壁厚度、剖面前后缘楔角对翼面法向力影响较小,对轴向力影响很大。     

简控火箭弹舵翼气动干扰特性研究

为了研究固定鸭舵简控火箭弹舵翼气动干扰特性,在验证数值方法适用性和可靠性的基础上,采用数值模拟方法对该弹气动特性进行仿真分析。计算得到不同弹长和不同舵翼相对夹角(鸭舵组件反旋角)工况下由鸭舵和尾翼产生的空气动力参数,仿真获得火箭弹外流场压力分布。研究分析了弹体长径比和舵翼相对夹角对鸭舵和尾翼气动特性的影响规律。结果表明:鸭舵与尾翼之间的气动干扰受弹体长径比影响,当弹体长径比达到一定数值时鸭舵对尾翼的气动干扰消失,且这种舵翼气动干扰特性对不同舵翼相对夹角情况同样适用; 研究结果可用于简化固定鸭舵火箭弹气动特性的研究方法,提高火箭弹气动外形设计效率。     

无翼式布局制导火箭弹俯仰操纵气动特性

为了研究某无翼式布局制导火箭弹进行俯仰操纵时非线性气动特性对弹箭操纵性的影响,通过模型风洞试验和数值计算相结合的方法,分析了不同马赫数、舵偏角和攻角等因素对该火箭弹气动特性的影响。对模型进行超声速风洞试验,试验结果表明,俯仰操纵负舵偏角时俯仰力矩系数导数随攻角先增大后减小,正舵偏角时俯仰力矩系数导数随攻角先减小后增大。采用ANSYS FLUENT对不同工况下该弹气动特性进行数值计算,计算结果表明,得到的俯仰力矩与风洞实验结果吻合较好,最大误差仅为4.6%。各部件气动特性分析结果表明:弹身的压心在负舵偏角时前移,正舵偏角时后移; 上尾舵受弹身干扰影响法向力效率降低; 负舵偏角时下尾舵的法向力系数导数随攻角减小,正舵偏角时下尾舵的法向力系数导数随攻角增大; 各部件共同作用下弹箭气动特性呈非线性。     

基于 Fluent 的弹体气动特性计算与分析

应用仿真软件 FLUENT,研究了某型号弹体在不同攻角和来流马赫数的工况下的气动特性。湍流模型采用FLUENT 中的单方程模型解决壁面限制的流动问题。通过建立几何模型、划分计算区域网格、设置 FLUENT 中相关参数并进行多次迭代直到收敛,得到弹体对应工况下的升力系数、阻力系数和俯仰力矩系数,对仿真结果进行分析。结果表明,采用 FLUENT 仿真的方式能够较快地得到弹体的气动参数,为弹道设计提供依据。     

火箭弹外流场的有限元数值仿真

文中利用大型流体计算软件FLUENT对某型火箭弹在不同马赫数、不同攻角下的气动特性进行数值仿真分析，结果表明：此方法能较合理地反映高动态外流场的特性，为新型火箭弹气动外形研发设计提供了一种高效的设计方法。     

弹头外形对非零攻角亚音速旋转弹丸气动特性的影响

为寻求阻力特性受攻角影响较小的弹丸外形,提高射击精度,针对35 mm 口径亚音速旋转稳定弹丸,利用FLUENT 软件仿真研究半球形、抛物线形、截锥形三类弹头外形对非零攻角亚音速旋转弹丸气动特性的影响,并借助Matlab 软件模拟亚音速范围内弹丸阻力系数 Cx 随攻角 x 的变化规律,计算得到弹丸攻角系数 K 值在16～20;结果表明：半球形弹头外形对非零攻角亚音速旋转弹丸气动特性的影响较小,而抛物线形弹头外形对亚音速旋转弹丸阻力系数的影响较小;用于描述弹丸阻力系数 Cx 随攻角变化规律的函数 Cx ＝cx2＋dx ＋e 相对函数 Cx ＝ax2＋b 更为精确,相对误差前者小于1％,后者小于4．5％。