【摘要】：本文以底部排氣增程技術(shù)為工程背景,以國內(nèi)某155mm低阻遠程底部排氣彈為研究對象,以減阻特性的設計原則得到最大的增程率和最小的射程散布為目標,分別建立了底排裝置的內(nèi)彈道模型、底排的減阻計算方程和底排彈的外彈道模型。研究分析了底排藥柱燃速規(guī)律特性、底排工作不一致性對底排彈減阻特性的影響,并依據(jù)國內(nèi)外飛行試驗和風洞試驗數(shù)據(jù)建立的經(jīng)驗半經(jīng)驗公式,實現(xiàn)底阻系數(shù)、底壓比和減阻率的快速預測與仿真,為底排彈彈道計算和新型底排彈的總體設計提供可靠的參考。主要研究內(nèi)容及成果如下:(1)在底排彈彈道計算模型的基礎(chǔ)上,通過引入了燃速改變系數(shù)的概念和將底排藥柱分為燃速不同的兩層結(jié)構(gòu),建立了底排藥柱燃燒的三種新模型,研究得到了底排彈在飛行過程中不同燃速燃燒的底排藥柱、變?nèi)妓偃紵陌菜幹退幹矊游恢玫淖兓瘜p阻特性的影響,提出了改善底排彈減阻增程特性的新方法,且這種方法具有普遍適用性。(2)利用建立的底排彈彈道計算模型,采用控制變量法,分別研究了點火延遲時間、藥柱質(zhì)量偏差、底排工作環(huán)境及藥柱初溫等底排工作不一致性問題對底排彈減阻特性的影響,得到了平均單位點火延遲時間、藥柱初始質(zhì)量偏差、發(fā)射點海拔位置、藥柱初溫四種因素下的射程散布,為底排彈減小射程散布的研究提供了理論基礎(chǔ)。(3)通過整理分析國內(nèi)外飛行試驗、風洞試驗結(jié)果,總結(jié)了國內(nèi)外的經(jīng)驗半經(jīng)驗公式,對底排彈底阻系數(shù)、底壓比和減阻率進行了仿真計算。研究得到了底阻系數(shù)的工程計算結(jié)果及攻角對其的影響,并以減小散布為標準,分析對比了各底阻系數(shù)的計算方法;將底壓比計算結(jié)果與文獻中風洞試驗數(shù)據(jù)作對比分析后證明了底壓比計算模型具有一定的精度和適用性;對于底排減阻率計算得到的變化曲線,根據(jù)結(jié)果分析了其適用范圍和主要考慮的因素,以及實際的彈道計算與射表編擬中所采用的方法,使工程中的快速預測和仿真計算變得方便。
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TJ410
【圖文】：

彈丸底部阻力的形成是由于轉(zhuǎn)折氣流的膨脹過程以及外流與底部區(qū)域氣流的相互逡逑作用，產(chǎn)生了渦流與引射，從而在彈丸底部形成低壓區(qū)。超音速飛行彈丸得底部流動狀逡逑態(tài)如圖２．２所示，自由彈丸底部的流動狀態(tài)可分為自由流區(qū)、底部回流區(qū)和剪切層區(qū)。逡逑超音速自由來流經(jīng)過彈丸，由于空氣具有粘性，會在彈丸尾部形成一定厚度的邊界層，逡逑其外部為理想氣體，當邊界層與外部理想氣體流過彈底拐角處時一并向下轉(zhuǎn)折膨脹，形逡逑成剪切層包圍的區(qū)域，Ｅ域內(nèi)氣流速度很小，會發(fā)生氣流的摻混和引射作用，使區(qū)域內(nèi)逡逑的壓力降低，并有低速運動氣流形成的環(huán)流，稱為底部回流區(qū)。由邊界層發(fā)展而來的區(qū)逡逑域稱為剪切層區(qū)，其是聯(lián)結(jié)自由流區(qū)與底部回流區(qū)的過渡區(qū)，對底部回流區(qū)的狀態(tài)有重逡逑大影響。因此，提高底壓必須改變剪切層區(qū)的狀態(tài)，分離流線越平直，喉部越拱起，底逡逑壓越高底阻越小。逡逑底部排氣的減阻機理就是由底排裝置向底部低壓區(qū)內(nèi)排入低動量高溫燃氣，通過添逡逑質(zhì)加能改變底部低壓區(qū)的流動狀態(tài)

３．２燃燒模型逡逑根據(jù)不同燃速底排藥柱、變?nèi)妓偃紵陌菜幹退幹矊游恢玫淖兓N情逡逑況，建立的三種模型藥柱結(jié)構(gòu)如圖３．１所示。逡逑遍枈逡逑：＃邋一邋Ｚ：邐，邐：邐，邐？逡逑Ｉｎｔｅｒ邋Ｌａｙｅｒ逡逑＿邋■邋＿邋Ｉ邋Ｉ邋■邋Ｉ邋！｜邋Ｕ邋■逡逑Ｉ邋＿邋１邋Ｍ邋Ｍ邋＿逡逑ａ．邋Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ邋ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ邐ｂ．邋Ｖａｒｉａｂｌｅ邋ｂｕｒｎｉｎｇ邋ｒａｔｅ邐ｃ．邋Ｖａｒｉａｂｌｅ邋ｐｏｓｉｔｉｏｎ逡逑ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ邐ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ逡逑圖３．１底排藥柱截面逡逑為方便研究，針對三種不同底排藥柱燃燒的模型，引入了燃速改變系數(shù)的概念，作逡逑出如下說明：逡逑（１）第一種模型是通用的底排藥柱模型，燃速公式如式（３．１）：逡逑２２逡逑

了燃氣的質(zhì)量流率，排氣參數(shù)也隨著變化，進而改變了減阻率和阻力系數(shù)，最終影響到逡逑底排彈的射程和增程率。逡逑圖３．２和圖３．３分別為底排裝置內(nèi)壓力和燃氣質(zhì)量流率隨時間的變化曲線。從圖３．２逡逑可以看出隨著燃速改變系數(shù)的增加，壓力初值升高，從0．７１８ａｔｍ上升到０．８８８ａｔｍ；壓力逡逑隨著藥柱的燃燒呈現(xiàn)出下降的趨勢，在減阻階段最后基本重合，說明燃速對底排裝置內(nèi)逡逑壓力初值的影響較大。從圖３．３可以看出燃氣質(zhì)量流率的變化趨勢與壓力的變化趨勢相逡逑似，但其隨著燃速改變系數(shù)的增加，質(zhì)量流率初值變化幅度更大，Ｊ為１．２時的質(zhì)量流率逡逑初值是ｙ＿為０．７的１．９倍；隨著時間的增加，質(zhì)量流率在逐漸降低，在藥柱燃盡前基本重逡逑合。逡逑１．０］邐逡逑邐０．７逡逑‘．，邋邐０．８逡逑０．８－Ａ邐邋0．９逡逑

本文編號：2773783