鸭式布局火箭弹鸭舵下洗影响滚转气动特性研究

摘要

鸭式布局弹箭中鸭舵偏转进行滚转控制时，鸭舵会产生不对称洗流场诱导尾翼使其产生反向滚转力矩，使得弹箭不能进行滚转控制。为改善鸭式布局滚转控制性能，本文研究了舵尾间距以及鸭舵安装位置对滚转特性的影响，从流场上分析下洗诱导尾翼产生反向滚转力矩的机理，并探讨了一些新的布局方式以改善滚转控制性能。
　　本文采用风洞实验与数值计算方法研究了某鸭式布局火箭弹的气动特性，通过两者气动力参数的对比，验证数值计算的可靠性。为研究舵尾间距对滚转特性的影响，设计了两个不同舵尾间距的模型，并采用数值计算方法对两模型进行了模拟，计算结果与流场分析表明:舵尾间距对鸭式布局弹箭滚转有很大影响，且随舵尾间距的减小，下洗诱导尾翼产生的反向滚转力矩变大，鸭舵滚转控制能力减弱。随后研究了鸭舵不同的安装位置对滚转特性的影响，在原来模型基础上，设计了将鸭舵安装在圆柱段上的模型，分别对其进行了数值计算，通过计算结果的对比以及流场分析表明:在跨音速时，鸭舵安装位置对鸭舵滚转力矩系数有很大影响，安置在圆柱段上远远大于安置在圆锥段上;在亚音速时，鸭舵后置对滚转不利，但跨音速时有利于滚转控制，超音速两者相差不大。随后在前面研究基础上大胆假设，探讨了在鸭舵后安置扰流片的几种布局对下洗诱导尾翼产生反向滚转力矩的影响。

目录

声明

摘要

注释表

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外发展状况

1．3 本文主要工作内容

2 某鸭式布局火箭弹的风洞测力实验

2．1 相似定理

2．2 实验模型

2．2．1 模型设计要求

2．2．2 实验模型

2．3 实验设备

2．4 实验内容

2．5 风洞实验结果

2．5．1 阻力系数变化规律

2．5．2 升力系数变化规律

2．5．4 俯仰力矩系数变化规律

2．5．4 滚转力矩系数变化规律

2．6 本章小节

3 某鸭式布局火箭弹的数值计算研究

3．1 控制方程

3．2 离散格式与时间推进

3．3 边界条件和初始条件

3．4 湍流模型

3．5 几何模型与网格生成

3．5．1 几何模型

3．5．2 网格生成

3．6 实验与数值计算结果对比分析

3．6．1 阻力系数分析

3．6．2 升力系数分析

3．6．3 俯仰力矩系数分析

3．6．4 滚转力矩系数分析

3．7 本章小节

4 舵尾间距对滚转特性的影响

4．1 模型几何外形与网格

4．2 滚转力矩系数变化规律

4．3 流场分析

4．3．1 下洗涡的形成以及对尾翼作用机理

4．3．2 下洗涡的影响随舵尾间距以及攻角的变化

4．3．3 尾翼处截面流线随舵尾间距的变化

4．4 本章小节

5 鸭舵安装位置对滚转特性的影响

5．1 模型几何外形

5．2 阻力系数变化规律

5．3 升力系数变化规律

5．4 滚转力矩系数变化规律

5．5 流场分析

5．6 本章小结

6 鸭舵后安置扰流片对滚转特性的影响

6．1 模型几何外形

6．2 计算结果以及流场分析

6．3 本章小节

7 全文总结

7．1 本文工作总结

7．2 工作展望

致谢

参考文献