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【6h】

电缆罩对弹箭气动特性非对称的影响分析

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摘要

图表清单

注释表

1绪论

1.1研究背景与意义

1.2气动外形非对称的研究状况

1.2.1气动布局方面的难题

1.2.2控制方式上的难题

1.2.3弹箭电缆罩、凸起物布局的国内外研究现状

1.3课题的研究方法

1.3.1空气动力学的研究方法

1.3.2数值计算方法在本课题研究中的优势

1.4课题的主要研究内容

2数值计算方法

2.1控制方程

2.2离散方法

2.3空间离散格式

2.4时间推进格式

2.5定解条件

2.6湍流模型

2.7几何模型及参考坐标系

2.8网格技术

2.8.1网格独立性验证

2.8.2壁面y+的选择

2.8.3网格生成

2.9本章小结

3电缆罩对某无翼式布局火箭弹气动非对称的影响

3.1某无翼式布局制导火箭弹的气动特性研究

3.1.1几何模型和计算条件

3.1.2数值计算方法和算例验证

3.2单条电缆罩对某无翼式布局火箭弹气动特性的影响分析

3.2.1几何模型和计算条件

3.2.2 CM模型气动参数变化规律

3.2.3 CM模型气动特性随着马赫数的变化规律

3.2.4气动非对称的机理分析

3.2.5流场分析

3.3两条电缆罩对某无翼式布局火箭弹气动特性的影响分析

3.3.1几何模型和计算条件

3.3.2 CM-2模型气动参数变化规律

3.3.3气动非对称的机理分析

3.3.4流场分析

3.4本章小结

4电缆罩的气动布局研究

4.1电缆罩高度的影响

4.1.1几何模型和计算条件

4.1.2电缆罩高度对气动非对称的影响分析

4.1.3流场分析

4.2电缆罩长度的影响

4.2.1几何模型和计算条件

4.2.2电缆罩长度对气动非对称的影响分析

4.2.3流场分析

4.3电缆罩外形的影响

4.3.1几何模型和计算条件

4.3.2电缆罩外形优化的气动特性的影响

4.3.3流场分析

4.4本章小结

5总结与展望

5.1全文工作总结

5.2工作展望

致谢

参考文献

附录

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摘要

采用尾舵操纵的制导弹箭,因其布局特性需在弹身布置电缆罩用于埋藏控制舱和执行舱之间的电气电缆和液压通路。电缆罩的出现改变了弹箭原有的轴对称布局,一旦弹箭滚转就表现为非对称的布局形式,弹箭的气动特性具有明显的非对称性质。为研究电缆罩对弹箭气动特性非对称的影响,本文采用了数值计算的方法,进行了网格独立性验证和壁面y+验证。针对布置了电缆罩的某无翼式布局制导火箭弹随着滚转姿态变化弹箭气动特性非对称的影响进行系统地分析,通过各部件气动特性贡献和流场分析解释了非对称气动力和力矩产生的机理,探讨了电缆罩的布局形式对改善气动非对称的影响,为弹箭电缆罩布局设计提供研究数据和指导依据。 弹箭布置电缆罩后非对称气动特性体现在非对称姿态时侧向力和滚转力矩在8°攻角后非线性增长,在22.5°滚转角和67.5°滚转角具有最显著的非对称气动特性,并且呈现相反的变化规律;气动非对称的影响在亚跨音速阶段更显著,超音速阶段随着马赫数增大气动非对称影响减弱;弹箭的非对称气动力和力矩产生的原因是横向流绕流的非对称以及电缆罩卷起的洗流对尾舵的气动干扰效应。 通过电缆罩的布局研究寻找减弱非对称气动力和力矩的措施:降低电缆罩高度可以有效减弱非对称气动力和力矩的影响,但较低高度的电缆罩也会导致弹箭产生明显的非对称气动力和力矩;电缆罩布置靠近弹头部时不仅加剧了非对称气动力和力矩,还导致阻力系数的显著增长;在电缆罩外形上采用梯形截面和倒角可以减小分离涡的形成并在一定程度上减弱气动非对称影响。

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