旋轉(zhuǎn)彈箭具有減小制造過程中的誤差影響、簡化控制系統(tǒng)和提高飛行穩(wěn)定性等諸多優(yōu)點,在武器系統(tǒng)領(lǐng)域的火炮、火箭以及近程戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈上應(yīng)用十分廣泛。但是相比于非旋轉(zhuǎn)彈箭,彈箭旋轉(zhuǎn)也使得其空氣動力學(xué)特性變得更為復(fù)雜,并且?guī)硇碌膯栴},如馬格努斯效應(yīng)、錐形運動、共振耦合等,而產(chǎn)生這些問題的根源在于氣動特性參數(shù)的變化�；诖吮尘跋�,本文對旋轉(zhuǎn)彈箭的氣動特性規(guī)律進行了系統(tǒng)研究,為旋轉(zhuǎn)彈箭氣動設(shè)計打下堅實的基礎(chǔ)。首先本文詳細(xì)地介紹了國內(nèi)外關(guān)于旋轉(zhuǎn)彈箭氣動特性的研究現(xiàn)狀和研究方法,尤其是滑移網(wǎng)格技術(shù)。通過對ANF彈箭和F4彈箭的氣動特性規(guī)律進行了數(shù)值仿真,將數(shù)值模擬結(jié)果與風(fēng)洞實驗結(jié)果進行對比,用以驗證本文研究方法的正確性。其次,為了研究低速旋轉(zhuǎn)對平直尾翼彈箭氣動特性的影響,首先建立了某翼身組合彈箭的數(shù)值計算模型,生成了該彈箭模型的結(jié)構(gòu)化計算網(wǎng)格,采用滑移網(wǎng)格技術(shù)實現(xiàn)彈箭的旋轉(zhuǎn),利用流體力學(xué)（CFD）軟件對該彈箭在不同工況下的氣動特性進行了數(shù)值仿真,并著重分析了轉(zhuǎn)速（0.5轉(zhuǎn)/秒、1轉(zhuǎn)/秒、2轉(zhuǎn)/秒）、馬赫數(shù)（0.9、1.1、1.4、1.6、2.0）、攻角（2°、4°）、滾轉(zhuǎn)角（0°～360°）對其氣動特性參數(shù)... 

【文章來源】：南京理工大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：103 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１．１典型旋轉(zhuǎn)彈??為了使得導(dǎo)彈繞其縱軸進行旋轉(zhuǎn)，通常采用以下三種方式或者三種方式的組合來實??現(xiàn)旋轉(zhuǎn)：??Ｉ．利用發(fā)射裝置來實現(xiàn)，比如在發(fā)射管內(nèi)壁面刻畫膛線的方式；??２??

于制造過程中產(chǎn)生的誤差引起的氣動、結(jié)構(gòu)不對稱以及發(fā)動機推力矢量偏心等因素對彈??體落點散布的影響，從而提高命中精度，尤其是非制導(dǎo)武器。這也是眾多現(xiàn)役的制導(dǎo)炮??彈以及制導(dǎo)火箭彈采用旋轉(zhuǎn)體制的原因之一，如圖１丄１（ａ）和（ｂ）所示的“紅土地”和“神??劍－ＸＭ３８２”型制導(dǎo)炮彈。其次，常規(guī)制導(dǎo)導(dǎo)彈都采用三通道控制系統(tǒng)（俯仰通道、滾轉(zhuǎn)??通道、偏航通道），這可以大幅度提高導(dǎo)彈命中精度。而采用旋轉(zhuǎn)體制的導(dǎo)彈不必對滾轉(zhuǎn)??通道進行控制，從而減少了相應(yīng)的彈載設(shè)備、減輕了導(dǎo)彈不必要的負(fù)重，便于導(dǎo)彈的微??型化設(shè)計，同時也降低了相應(yīng)的研發(fā)和維護成本，例如“拉姆（ＲＡＭ）”防空導(dǎo)彈和“愛??國者－３（ＰＡＣ－３）”地空導(dǎo)彈均考慮到這一優(yōu)勢，如圖１．１．１（ｃ）和（ｄ）所示。再者，彈箭在大??氣層內(nèi)快速飛行時，彈體和氣流之間的摩擦作用和壓縮作用會使得彈體表面產(chǎn)生劇烈的??氣動加熱和燒蝕現(xiàn)象，采用旋轉(zhuǎn)體制彈箭可以顯著減弱氣動加熱和燒蝕所導(dǎo)致的氣動不??對稱現(xiàn)象

由于旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的馬格努斯效應(yīng)會導(dǎo)致彈箭在飛行過程中容易出現(xiàn)發(fā)散的錐形運動，??輕則削弱了其戰(zhàn)術(shù)性能，重則導(dǎo)致近彈，甚至中途掉彈。例如美國的Ｎｉｔｅｈａｗｅ探空火??箭、西班牙的１４０ｍｍ火箭彈、美國的２．７５?＇航空火箭彈以及５．５６ｍｍ子彈以及我國的簡??易控制增程火箭彈等在飛行試驗過程中均出現(xiàn)近彈或掉彈現(xiàn)象［３］�？梢姕�(zhǔn)確地預(yù)測旋轉(zhuǎn)??體制彈箭馬格努斯力和力矩對于彈箭設(shè)計、彈道計算以及穩(wěn)定性研究有著至關(guān)重耍的意??義。??除了馬格努斯效應(yīng)以外，旋轉(zhuǎn)彈箭的滾轉(zhuǎn)特性變化也是一個值得注意的問題。一般??情況下，彈箭采用斜置尾翼或者使用卷弧翼的方式來實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)。對于斜置尾翼方式，尾??翼斜置角選擇的不合理，直接引起彈箭飛行不穩(wěn)定，甚至導(dǎo)致掉彈現(xiàn)象。作用在不同尾??翼斜置角上的滾轉(zhuǎn)力矩不同，進而導(dǎo)致彈箭的平衡轉(zhuǎn)速不同，因此合理選擇斜置角也是??保證彈箭打擊精度的必要條件之一。相比于平直尾翼彈箭，卷弧尾翼彈箭會產(chǎn)生自誘導(dǎo)??滾轉(zhuǎn)特性，并且卷弧翼彈箭在跨聲速附近飛行時會發(fā)生滾轉(zhuǎn)力矩?fù)Q向現(xiàn)象，這對彈箭飛??行穩(wěn)定性以及彈箭控制系統(tǒng)設(shè)計具有很大影響。??彈箭滾轉(zhuǎn)有利于保持彈體的穩(wěn)定性，提高射擊精度，并且可以進行簡易制導(dǎo)控制。??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]旋轉(zhuǎn)彈丸氣動特性的尺度自適應(yīng)模擬[J]. 陳東陽,ABBAS Laith K,王國平,芮筱亭.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報. 2018(03)
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[3]翼身組合彈箭馬格努斯效應(yīng)數(shù)值模擬研究[J]. 石磊,劉周,楊云軍,周偉江.  宇航學(xué)報. 2016(10)
[4]低速旋轉(zhuǎn)彈丸偏流現(xiàn)象數(shù)值模擬[J]. 何穎,胡金波,鄒亞,孫凱.  兵器裝備工程學(xué)報. 2016(01)
[5]彈丸旋轉(zhuǎn)空氣動力效應(yīng)非定常數(shù)值模擬[J]. 劉周,謝立軍,楊云軍,周偉江.  航空學(xué)報. 2016(05)
[6]卷弧翼彈箭氣動外形滾轉(zhuǎn)特性研究[J]. 向玉偉,李杰.  彈箭與制導(dǎo)學(xué)報. 2015(05)
[7]高速旋轉(zhuǎn)條件下的彈丸氣動特性研究[J]. 馬杰,陳志華,姜孝海.  彈道學(xué)報. 2015(02)
[8]卷弧翼火箭彈高原使用穩(wěn)定性分析[J]. 劉志明,韓珺禮,章曙,李鈺生.  彈箭與制導(dǎo)學(xué)報. 2015(02)
[9]基于CFD數(shù)值仿真技術(shù)的飛行器動導(dǎo)數(shù)計算[J]. 米百剛,詹浩,朱軍.  空氣動力學(xué)學(xué)報. 2014(06)
[10]扭曲尾翼飛行器的氣動特性[J]. 趙博博,劉榮忠,郭銳,袁軍,張俊.  國防科技大學(xué)學(xué)報. 2014(03)

博士論文
[1]柵格翼氣動外形設(shè)計及其翼身組合體滾轉(zhuǎn)特性的研究[D]. 鄧帆.南京理工大學(xué) 2011

碩士論文
[1]不同尾翼結(jié)構(gòu)形式的翼身組合體滾轉(zhuǎn)阻尼導(dǎo)數(shù)及其它氣動特性的研究[D]. 周德娟.南京理工大學(xué) 2012
[2]亞、跨聲速下卷弧翼彈箭氣動特性研究[D]. 沈桂琴.南京理工大學(xué) 2010
[3]高層建筑風(fēng)沙流場的數(shù)值模擬[D]. 王松濤.蘭州大學(xué) 2009
[4]超聲速下卷弧翼彈箭氣動特性研究[D]. 張亞.南京理工大學(xué) 2009
[5]卷弧尾翼彈氣動特性研究[D]. 劉巍.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2005



本文編號：3215649