發(fā)布時間：2021-08-06 17:23

　　高速沖壓推進動能彈是一種采用固體燃料沖壓發(fā)動機作為動力裝置的新型近程小口徑防空動能彈。在給定射程下,使用固體燃料沖壓發(fā)動機作為動力能使高速沖壓推進動能彈飛行時間縮短,彈道平直,更容易瞄準目標,同時也大幅度增加了終點動能,增加打擊力度。本文以高速沖壓推進動能彈為研究對象,采用理論研究和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,建立了適用于研究高總焓來流條件下高速沖壓推進動能彈工作過程的數(shù)學方法和物理模型。以Fluent軟件為平臺,對高速沖壓推進動能彈的自點火過程和穩(wěn)定工作性能進行了較為深入的研究。主要研究內(nèi)容如下:（1）通過簡化高速沖壓推進動能彈在火炮膛內(nèi)的運動過程,在仿真中將彈體固定,直接給定水平來流馬赫數(shù)為4.0,數(shù)值模擬了高速沖壓推進動能彈的自點火過程,分析了自點火過程中的點火延遲時間、堵蓋打開前燃燒室的流場變化規(guī)律以及堵蓋打開火焰穩(wěn)定后燃燒室流場變化規(guī)律。結(jié)果表明:自點火最先發(fā)生在突擴臺階和再附點之間的區(qū)域,點火延遲時間低于lms;在堵蓋打開前,由于高速沖壓推進動能彈特殊的結(jié)構(gòu),燃燒室壓力出現(xiàn)了劇烈的振蕩,并且化學反應(yīng)增強了振蕩效應(yīng);工作穩(wěn)定后,高速沖壓推進動能彈凈推力為8N,在飛行過程中一直處于加... 

【文章來源】：南京理工大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

典型固體燃料沖壓發(fā)動機燃燒室內(nèi)流場示意圖

本文研宄的小口徑高速沖壓推進動能彈（簡稱動能彈）是一種采用固體燃料沖壓發(fā)??動機作為動力裝置的新型近程小口徑防空動能彈，國內(nèi)外對其開展了應(yīng)用論證、數(shù)值模??擬、自由射流試驗、飛行實驗等研究。其基本結(jié)構(gòu)如圖１．２所示，包括進氣道、燃??燒室、固體燃料、噴管和尾部堵蓋等部件組成。動能彈工作原理為動能彈從火炮膛內(nèi)射??出之后，獲得很高的初速；在高速飛行中，空氣由彈丸頭部的進氣道減速、增壓、升溫，??進入燃燒室；空氣中的氧與固體貧氧燃料充分反應(yīng)，產(chǎn)生的高溫、高壓燃氣經(jīng)噴管加速??噴出，產(chǎn)生后噴動量，產(chǎn)生的推力與彈丸阻力抵消，以維持彈丸的炮口初速，依靠其自??身的有效動能對攔截目標產(chǎn)生較大的破壞。其自點火原理為：在發(fā)射過程中，高射炮膛??內(nèi)高壓火藥氣體推動彈尾的堵蓋，并在彈帶的作用下，動能彈不斷加速并不斷旋轉(zhuǎn)。在??加速過程中，由于此時堵蓋的作用，高速來流空氣（高總焓／總溫來流空氣）經(jīng)過進氣道??進入燃燒室后滯止，燃燒室內(nèi)空氣的壓力和溫度升高。高溫空氣開始對固體燃料進行加??熱

認為固相分解后生成的燃氣溫度等于ｒｗ。??２．４物理模型??圖２．１所示為動能彈的氣動構(gòu)型。研究采用二維軸對稱計算，并忽略了中心錐和彈??體唇罩連接的支架。主要設(shè)計參數(shù)：來流馬赫數(shù)３．５，來流靜壓為１０１３２５Ｐａ，來流靜溫??為３００Ｋ，進氣道入口捕獲面積為０．０００２９７３ｍ２，動能彈彈體直徑為３５ｍｍ，發(fā)動機噴管??喉徑為１６．６ｍｍ，固體燃料長度和內(nèi)徑分別為１１０ｍｍ、２０ｍｍ。??Ｃｏｎｅ?Ｐｒｏｊｅｃｔｉｌｅ?ｂｏｄｙ?Ｓｏｌｉｄ?ｆｕｅｌ??圖２．１動能彈氣動構(gòu)型??本文將燃料壁面設(shè)置為壁面邊界條件，在燃料壁面附近的第一層網(wǎng)格添加源項來模??擬熱解氣體的加入。該區(qū)域內(nèi)需定義質(zhì)量、動量、能量及組分源項。其中，質(zhì)量源項為??該層網(wǎng)格中，單位體積內(nèi)固體燃料汽化產(chǎn)物的質(zhì)量，表達式如下??５?ａ４＜［?（２．９）??ｍ?Ｋ??１０??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]來流條件對SFRJ燃速及自持燃燒性能的影響[J]. 鞏倫昆,陳雄,周長省,李映坤,朱敏.  航空學報. 2016(05)
[2]聚乙烯在固體燃料沖壓發(fā)動機中的燃速影響因素研究[J]. 陳雄,成紅剛,周長省,朱國強.  兵工學報. 2014(11)
[3]臺階和凹腔在固體燃料超燃沖壓發(fā)動機內(nèi)自點火性能對比[J]. 遲鴻偉,魏志軍,李彪,王寧飛.  固體火箭技術(shù). 2014(05)
[4]固體燃料凹腔結(jié)構(gòu)對超聲速流動的影響[J]. 陶歡,魏志軍,遲鴻偉,孫巍偉,王寧飛.  固體火箭技術(shù). 2014(03)
[5]入口氣流參數(shù)對固體燃料超燃沖壓發(fā)動機燃燒室性能的影響分析[J]. 王利和,武志文,劉昶秀,陶歡,魏志軍,王寧飛.  兵工學報. 2014(05)
[6]PE在固體燃料沖壓發(fā)動機中的燃燒特性實驗研究[J]. 成紅剛,陳雄,朱國強,周長省,鞠玉濤.  固體火箭技術(shù). 2014(02)
[7]固體燃料超燃沖壓發(fā)動機燃燒室中PMMA自點火性能數(shù)值研究[J]. 遲鴻偉,魏志軍,王利和,李彪,王寧飛.  推進技術(shù). 2014(06)
[8]固體燃料沖壓發(fā)動機性能預示[J]. 謝愛元,武曉松,于棟梁.  推進技術(shù). 2014(01)
[9]固體燃料沖壓發(fā)動機燃燒效率建模與數(shù)值分析[J]. 彭燈輝,王丹丹,楊濤,劉巍.  推進技術(shù). 2014(02)
[10]不同臺階高度下固體燃料超燃沖壓發(fā)動機燃燒室初始型面變化規(guī)律[J]. 王利和,武志文,遲鴻偉,魏志軍,王寧飛.  推進技術(shù). 2013(11)

博士論文
[1]固體燃料超燃沖壓發(fā)動機燃燒室內(nèi)自點火和火焰穩(wěn)定性研究[D]. 遲鴻偉.北京理工大學 2015
[2]固體燃料沖壓發(fā)動機工作過程研究[D]. 夏強.南京理工大學 2011
[3]固體燃料沖壓發(fā)動機燃燒組織技術(shù)研究[D]. 劉巍.國防科學技術(shù)大學 2010

碩士論文
[1]固體燃料沖壓發(fā)動機燃燒室流場理論研究[D]. 魏韜.南京理工大學 2012
[2]固體燃料沖壓發(fā)動機工作過程數(shù)值模擬研究[D]. 林小迪.南京理工大學 2011
[3]超燃發(fā)動機中乙烯點火延遲時間的計算和試驗研究[D]. 王西耀.中國空氣動力研究與發(fā)展中心 2007
[4]固體燃料沖壓增程炮彈工作過程仿真及性能分析研究[D]. 向敏.國防科學技術(shù)大學 2006



本文編號：3326176