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)、俯仰動導數(shù)、滾轉(zhuǎn)動導數(shù)等。還對某些常規(guī)彈型的氣動特性計算方法進行總結(jié)。例如,針對超音速階段的軸對稱彈體,運用惠特科姆"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,運用C#語言,在.NET Framework平臺上編制了制導彈箭氣動力計算軟件。該軟件使用簡便、界面友好,能夠快速得到主要氣動參數(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介紹了相關(guān)參數(shù)。最后,通過對單獨彈體、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)果與文獻中風洞實驗參數(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。
【學位單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：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彈箭的要求仍然是遠、準、狠。我國近年來在導彈方面的研巧碩果累累。逡逑我國研制的東風系列導彈氣動外形如圖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東風系列導彈外形示意固逡逑制導彈箭是現(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)。本肚紀的戰(zhàn)逡逑爭，對制導彈箭的發(fā)展提出了更高的要求。制導彈箭空氣動力設(shè)計是制導彈箭設(shè)計的逡逑先導，在制導彈箭的研制過程中經(jīng)常涉及到制導彈箭外形、氣動布局Ｗ及氣動力計算逡逑等技術(shù)問題ｔＷＡｌ。為滿足制導彈箭的戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)指標要求，就需要一套準確高效的氣逡逑動計算與分析工具。現(xiàn)代彈箭布局樣式日益繁多，給傳統(tǒng)的制導彈箭武器空氣動力學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行簡化

２０世紀初，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；逡逑進一步豐富了高溫氣體動力學、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，我國空氣動力學研究的基礎(chǔ)非常薄弱。１９４９年Ｗ后，我國空氣逡逑動力學獲得了飛速發(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。某風洞實驗基地場景如圖１．３，逡逑風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、各類戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)略導彈、運載火箭、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，例如，露需系列導彈。國產(chǎn)露需１１中距空空導彈逡逑氣的動布局如圖１．４，該導彈有兩組翼，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適逡逑應化在飛行器方案設(shè)計和初步設(shè)計過程中應用非常普遍。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)，適應性強、計算精度高ＵＷＷ。逡逑導彈ＤＡＴＣＯＭ計算機程序用于常規(guī)導彈的氣動特性預測。文獻［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、準確度和使用成本之間的平衡產(chǎn)物。逡逑文獻辟］和文獻［３３巧將數(shù)值計算結(jié)果和ＤＡＴＣＯＭ計算巧果進行比較，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】

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本文編號：2819448