关于滑翔增程弹气动力特性的研究

摘要

滑翔增程技术是弹箭远程化发展的重要发展方向之一，其核心技术主要包括弹丸气动布局设计与滑翔控制策略相关。本文以某滑翔增程炮弹为研究对象，对弹丸气动特性进行研究。
　　根据滑翔增程炮弹的增程原理及系统组成，对其气动外形类型和特点、气动外形设计方法、气动特性工程计算方法等进行了分析研究。采用部件组合法，建立了滑翔增程弹气动特性计算模型，并编制程序计算得出弹丸、尾翼和舵的气动参数，基本满足设计要求，全弹稳定储备量大于10％，满足稳定性要求。
　　设计弹丸弹径155mm，通过UG建立弹丸三维模型，使用Gambit软件建立计算流场域并进行网格划分和边界条件设置，利用Fluent中的网格优化工具对计算网格进行优化，在计算马赫数为0.8～3.0，攻角为0°和5°的计算工况下，对滑翔增程炮弹进行气动仿真，得到光弹、尾翼和舵的气动参数以及弹丸周围的压力、密度和马赫数分布等，为弹丸气动布局优化提供依据。
　　根据工程计算与气动仿真结果，分析了滑翔增程炮弹的气动参数，优化了滑翔增程炮弹气动布局，并给出滑翔控制要求。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究概况

1．3 本文的主要研究工作

2 滑翔增程炮弹的气动外形设计方法研究

2．1 滑翔增程原理

2．2 滑翔增程弹系统组成

2．3 滑翔增程炮弹外形设计的主要要求

2．4 滑翔增程炮弹气动外形的类型及特点

2．4．1 滑翔增程炮弹结构特点

2．4．2 滑翔增程炮弹的气动布局方案

2．5 滑翔增程炮弹气动外形设计

2．5．1 尾翼气动外形设计

2．5．2 弹身气动外形设计

2．5．3 舵面气动外形设计

2．6 滑翔增程炮弹的气动外形设计方法

2．6．1 滑翔增程炮弹的气动力计算方法

2．6．2 滑翔增程炮弹的气动外形优化设计方法

2．7 本章小结

3 滑翔增程炮弹气动特性工程计算

3．1 滑翔增程炮弹气动力

3．1．1 弹体阻力系数计算

3．1．2 弹体法向力系数计算

3．1．3 弹体压力中心系数与俯仰力矩系数计算

3．1．4 弹翼气动力计算

3．1．5 弹翼法向力系数与俯仰力矩系数计算

3．1．6 弹翼压力中心系数计算

3．1．7 尾翼或舵气动力计算

3．1．8 组合体计算

3．2 气动力工程计算方法

3．2．1 弹体气动计算

3．2．2 尾翼气动计算数学模型

3．3 算例

3．4 本章小结

4 滑翔增程炮弹气动特性数值仿真

4．1 Fluent简介

4．2 基本控制方程

4．2．1 质量守恒定律

4．2．2 动量守恒方程

4．2．3 能量守恒方程

4．2．4 湍流的控制方程

4．3 边界条件

4．3．1 压力远场边界条件

4．3．2 物面边界条件

4．4 气动力数值仿真

4．4．1 模型和网格

4．4．2 求解设置

4．4．3 计算工况

4．4．4 计算结果分析

4．5 本章小结

5 全文总结

致谢

参考文献