本課題以工程算法為依據(jù),在系統(tǒng)地總結(jié)和分析了彈箭氣動特性工程計算方法方面的理論基礎(chǔ)上,編寫了制導(dǎo)彈箭氣動力快速計算軟件。在初期彈箭外形設(shè)計階段,本軟件可以為彈箭的氣動布局設(shè)計提供可靠參考。首先,本文總結(jié)了氣動力工程算法的基礎(chǔ)理論,包括部件組合法、線化理論、細(xì)長體理論、氣動干擾(彈翼—彈身干擾、彈翼-尾翼干擾)等。系統(tǒng)地分析了氣動力工程算法,包括俯仰力矩系數(shù)、偏航力矩系數(shù)、滾轉(zhuǎn)力矩系數(shù)、壓心系數(shù)、俯仰動導(dǎo)數(shù)、滾轉(zhuǎn)動導(dǎo)數(shù)等。還對某些常規(guī)彈型的氣動特性計算方法進(jìn)行總結(jié)。例如,針對超音速階段的軸對稱彈體,運(yùn)用惠特科姆"面積律"計算波阻。簡要介紹了高馬赫數(shù)氣動工程計算方法,包括牛頓流理論等。然后,運(yùn)用C#語言,在.NET Framework平臺上編制了制導(dǎo)彈箭氣動力計算軟件。該軟件使用簡便、界面友好,能夠快速得到主要?dú)鈩訁?shù)。本文分析了軟件的設(shè)計原則、設(shè)計總體方案、界面布局、模塊的功能以及詳細(xì)介紹了相關(guān)參數(shù)。最后,通過對單獨(dú)彈體、尾翼彈、彈翼-彈身-尾翼組合體以及某型迫擊炮彈的氣動特性計算,將計算結(jié)果與文獻(xiàn)中風(fēng)洞實驗參數(shù)比較分析,誤差均在工程設(shè)計精度范圍內(nèi)。由此可見,本文軟件在彈箭外形設(shè)計初期具有一定的適用性,可以滿足初期彈箭氣動外形設(shè)計精度要求。
【學(xué)位單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TJ415
【部分圖文】：

大量高新技術(shù)兵器涌入戰(zhàn)場，給現(xiàn)代戰(zhàn)爭的模式來了根本性的變化。不過，現(xiàn)代戰(zhàn)爭逡逑對新一代制導(dǎo)彈箭的要求仍然是遠(yuǎn)、準(zhǔn)、狠。我國近年來在導(dǎo)彈方面的研巧碩果累累。逡逑我國研制的東風(fēng)系列導(dǎo)彈氣動外形如圖１．１，不同型號的氣動外形差異比較大。逡逑＾邐邐□邋Ｉ邋．Ｕ邐Ｗ－１５Ａ逡逑ｎ邐０邐３N－Ｌ＂…‘…Ｋ逡逑Ｉ邐ｈ邐ｎｒ逡逑，邐５邐＂邋＾邐０Ｆ邋．１邋巧逡逑圖１．１東風(fēng)系列導(dǎo)彈外形示意固逡逑制導(dǎo)彈箭是現(xiàn)代戰(zhàn)爭中戰(zhàn)場投入量大、使用頻率高的重要武器系統(tǒng)。本肚紀(jì)的戰(zhàn)逡逑爭，對制導(dǎo)彈箭的發(fā)展提出了更高的要求。制導(dǎo)彈箭空氣動力設(shè)計是制導(dǎo)彈箭設(shè)計的逡逑先導(dǎo)，在制導(dǎo)彈箭的研制過程中經(jīng)常涉及到制導(dǎo)彈箭外形、氣動布局Ｗ及氣動力計算逡逑等技術(shù)問題ｔＷＡｌ。為滿足制導(dǎo)彈箭的戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)指標(biāo)要求，就需要一套準(zhǔn)確高效的氣逡逑動計算與分析工具�，F(xiàn)代彈箭布局樣式日益繁多，給傳統(tǒng)的制導(dǎo)彈箭武器空氣動力學(xué)逡逑帶來了許多新的課題。這就迫切需耍一種快速計算彈箭氣動力參數(shù)的工具，從而可Ｗ逡逑提氋彈箭外形設(shè)計的效率，縮短新型號的研制周期。逡逑彈箭氣動力計算方法包括風(fēng)洞試驗、實彈射擊試驗、數(shù)值模擬Ｗ及工程算法。其逡逑中工程計算對流場的速勢式進(jìn)行簡化

２０世紀(jì)初，儒可夫斯基升力定律和普朗特邊界層理論的提出建立，為低速飛行器逡逑氣動設(shè)計的打下基礎(chǔ)ｔＷ。逡逑４０年代到５０年代，激波膨脹波理論（翼型表面的激波膨脹波分布ｔｗ巧日圖１．２）、逡逑前緣n&分離分離模型等理論的發(fā)展，將飛行器空氣動力學(xué)推廣到了跨音速和超音速。逡逑圖１．２翼型表面的激波膨脹波分布逡逑在５０年代到６０年代，提出了高馬赫數(shù)無粘流理論、高馬赫數(shù)流動數(shù)值計算方法；逡逑進(jìn)一步豐富了高溫氣體動力學(xué)、高速邊界層理論及非平衡流動理論。逡逑７０年代，發(fā)現(xiàn)了非線性禍升力現(xiàn)象。逡逑在國內(nèi)，建國前，我國空氣動力學(xué)研究的基礎(chǔ)非常薄弱。１９４９年Ｗ后，我國空氣逡逑動力學(xué)獲得了飛速發(fā)展。逡逑１９％年，國內(nèi)成立了首個空氣動力研究與實驗基地。某風(fēng)洞實驗基地場景如圖１．３，逡逑風(fēng)洞實驗是研究彈箭氣動設(shè)計必要環(huán)節(jié)。逡逑２逡逑

設(shè)計水平的不斷提高，為我國飛機(jī)、各類戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)略導(dǎo)彈、運(yùn)載火箭、衛(wèi)星和各種類型逡逑航天器的成功研制做出了突出貢獻(xiàn)，例如，露需系列導(dǎo)彈。國產(chǎn)露需１１中距空空導(dǎo)彈逡逑氣的動布局如圖１．４，該導(dǎo)彈有兩組翼，每組翼分別有四片翼。逡逑圖１．４國產(chǎn)媄熏１１中距空空導(dǎo)彈氣動布局逡逑近些年對彈箭在大攻角飛行狀況下的研巧較為熱口，因為此時會產(chǎn)生非線性特性，逡逑科研人員更加重視這一領(lǐng)域的研究ｔ＂’Ｗ。逡逑美國空軍研發(fā)的ＤＡＴＣＯＭ計算程序，該程序?qū)τ诟鞣N飛行器氣動外形有很強(qiáng)適逡逑應(yīng)化在飛行器方案設(shè)計和初步設(shè)計過程中應(yīng)用非常普遍。ＤＡＴＣＯＭ計算程序中包含逡逑了美國近些年來的大量實驗數(shù)據(jù)，適應(yīng)性強(qiáng)、計算精度高ＵＷＷ。逡逑導(dǎo)彈ＤＡＴＣＯＭ計算機(jī)程序用于常規(guī)導(dǎo)彈的氣動特性預(yù)測。文獻(xiàn)［３１］中總結(jié)部件組逡逑合法是一種理論、半經(jīng)驗和經(jīng)驗方法的混合，是從一千多次計算與實臉數(shù)據(jù)的比較后逡逑精選出來的，是一種在外形適用范圍、準(zhǔn)確度和使用成本之間的平衡產(chǎn)物。逡逑文獻(xiàn)辟］和文獻(xiàn)［３３巧將數(shù)值計算結(jié)果和ＤＡＴＣＯＭ計算巧果進(jìn)行比較，結(jié)果忌示，逡逑在一定范圍內(nèi)，ＤＡＴＣＯＭ可＾＾滿足工程設(shè)計要求。逡逑３逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2819448