战术火箭子母战斗部第一次抛撒分离多体干扰流场数值模拟

以三维Navier-Stokes方程为基础,用计算流体力学(CFD)数值模拟方法对俄9M55K型火箭弹子母战斗部的第一次抛撒分离过程--子弹筒从母弹侧向抛出进行了研究.数值模拟结果表明,当子弹筒离母弹很近时,子弹筒头部激波在母弹上的反射是母弹对子弹筒气动干扰的主要原因;当子弹筒穿越母弹头部激波时,母弹头部激波是引起子弹筒气动特性剧烈变化的主要原因;多个子弹筒相距较近时,子弹筒头部激波之间的彼此干扰也很重要.这些结论可为子母型武器的总体设计、分离参数选择提供气动依据.     

阻力伞-灵巧子弹系统气动及稳定性研究

为研究阻力伞-灵巧子弹系统空气动力学特性及气动特性对系统飞行动稳定性的影响,应用系统动力学和计算流体力学对非轴对称弹体外形进行了对比仿真,分析了子弹和阻力伞气动流场,与风洞试验进行了对比;为优化伞-弹系统气动特性,提高打击效率提供了数据支持,同时建立伞-弹弹道模型进行系统弹道仿真,归纳了气动数据、开伞时间对系统动稳定性影响规律.结果表明非对称外形对子弹气动特性影响不大,系统气动特性稳定,合适的开伞时间和气动参数对动稳定性有一定影响.      

增阻尾翼对子弹弹道及速度的影响

针对增阻尾翼设计及其对子弹飞行弹道及速度的影响特性进行了研究.通过风洞实验对带不同尺寸增阻尾翼子弹的气动特性参数进行测试,建立了子弹阻力与马赫数之间的经验关系,并结合质点弹道运动方程组,计算和分析了尾翼尺寸及初始弹道倾角对子弹飞行弹道、速度的影响规律.结果表明,在子弹初始弹道高度为5 000m、初速为6Ma、弹道倾角为-75°～-45°条件下,当尾翼面积近似等于子弹最大截面积时,可以在1 500m高空处将子弹速度迅速降至1Ma以下.     

反导子母弹最佳射角方向角和开舱时刻的确定

为了使子母弹抛撒开的子弹散布范围可以覆盖来袭导弹,在分析来袭导弹和子母弹弹道轨迹的基础上,以开舱后子弹群中心点的脱靶量为优化目标,以母弹的射角和方向角为设计变量,建立了无约束优化数学模型。在MATLAB中使用fminsearch无约束优化程序求优,得到了脱靶量取到极小值时母弹的最佳射角和最佳方向角,并根据当弹目距离达到一定数值时母弹开舱的原则计算了母弹开舱的时刻。还研究了优化模型在不同发射时机时的求解情况。计算结果表明,在子母弹的各项参数和来袭目标轨迹给定的情况下,应用优化的方法可解出母弹发射的最佳射角和方向角。随着发射时机越来越晚,最佳射角越来越大,而最佳方向角越来越小。     

导电纤维丝团在严酷弹道环境下的性能研究

为研究强冲击过载、高速旋转及高抛撒速度等严酷弹道环境对导电纤维丝团的工作性能影响,对两种典型结构丝团进行了理论分析与试验研究. 结果表明,高过载对丝束强度影响较大,丝轴两端具有挡轮结构的丝团抗过载性能要远远高于无挡轮结构的丝团,使得丝团能够适应各种强过载冲击. 通过理论分析得到了母弹或子弹旋转运动条件下丝团与子弹发生相对转动时的判据及丝束的损伤判据,还得到了子弹抛撒丝团时的丝束损伤判据. 研究结果可为丝团适应严酷弹道环境的结构设计提供依据.     

母弹斜尾翼对子弹散布影响的计算与试验研究

母弹转速对子弹散布是一个不利的影响,为了减小这种不利影响,设计了斜置尾翼。在保证母弹飞行稳定性的前提条件下选择了最小的尾翼安装角,使飞行时尾翼产生的滚转力矩最小,从而飞行时母弹的平衡转速降至最低,将母弹转速对子弹抛撒的不利影响降到最低。同时还为子弹的抛撒设计了时序性。试验表明,在该斜置尾翼安装角及1.5 s的时序性下,子弹的散布情况良好,子弹散布的可控性得到了提高,能很好的满足子弹群的杀伤效能,有一定的实际应用价值。     

基于一体化设计的气动外形参数对动态特性的影响

为了提高导弹气动外形方案设计效率和设计质量,基于一体化设计方法,将导弹气动外形设计与气动特性计算、弹道仿真和飞行过程的动态特性分析等工作结合起来,分析导弹外形参数、气动力系数、动力系数、飞行动态性能参数之间的相互关系,得出部分主要气动外形参数对飞行动态特性典型参数的影响规律.仿真与计算结果验证了通过改变气动外形参数来改变弹体动态特性参数的理论分析.     

无控滑翔子弹的气动设计

采用理论与实验相结合的方法进行了滑翔子弹的气动外形设计。风洞试验结果表明，尾翘确有使子弹滑翔的作用。所采取的３项预防滚转措施显著地减小了卷弧翼的滚转力矩。弹道仿真结果表明，滑翔子弹的飞行距离约比常规尾翼子弹增大了８０％，可以有效地扩大子弹的撒布范围     

子母弹子弹引信自毁技术

子母弹子弹引信的发火率已成为世界各国目前最为关注的问题。由于母弹内装填子弹数量多,惯性触发引信所能达到的发火率已远不能满足子母弹的要求。该文在分析国内外提高引信发火率所采取的技术途径基础上,从提高子弹引信综合发火率角度,阐述了子弹引信增加自毁功能的必要性。在分析国内外子弹引信常采用的自毁形式基础上,介绍了利用弹道和碰及目标时旋转子弹离心环境特点实现离心自毁的2种不同结构形式,并分析其优缺点。     

导弹静稳定度动态变化范围研究

研究飞行过程中导弹静稳定度的动态变化。方法利用气动工程计算与弹道一体化设计方法,在得出气动数据之后,计算导弹飞行弹道,并研究飞行过程中导弹静稳定度的动态变化,通过气动布局和几何参数的调整,再进行气动计算和弹道设计。     

子弹药抛撒时序对机载布撒器姿态的影响

针对子弹药定序抛撒方式,在建立子弹药时序抛撒动力学方程的基础上,基于子弹药定序抛撒时序序列的概念,研究分析了抛撒过程中子弹药抛撒时序变化对布撒器姿态的影响,进而提出了对子弹药时序抛撒系统设计的初步要求,可为机载布撒器子弹药抛撒系统设计提供参考．     

Brilliant Anti-Tank Submunition转平机动的舵效率改进研究

针对Brilliant anti-tank submunition(BAT)舵效率不足,不能有效转入平飞的问题,首先基于气动工程估算的方法计算气动数据,通过与风洞实验数据对比,证明了估算结果的准确性. 估算结果与风洞实验结果同时说明BAT外形舵效率较低,无法提供足够的俯仰过载,弹道仿真进一步表明原外形BAT不能有效地转入平飞. 针对BAT外形舵效率较低的情况,尝试通过对外形的改变来提升舵效率,包括增加弹翼弦长和展长及改变舵位置. 结果表明这些改变均可不同程度上消除原有不足. 进一步研究发现将原副翼舵面改变成尾舵后,可以大幅提升全弹的可用俯仰过载,使BAT机动能力有效提升. 弹道仿真表明外形改进后的BAT可用过载增大,高度变化平滑,可以有效地转入平飞.      

高速侵彻体碰撞化学子母弹头毁伤效应数值模拟

采用AUTODYN-3D数值模拟方法,对爆炸成形侵彻体高速碰撞下化学子母弹头有效载荷简化结构毁伤效应及力学机理进行了研究. 结果表明,对于典型的三层排布化学子弹有效载荷,子弹毁伤状态呈现为完好、变形、穿孔和碎裂4种典型模式,而且其分布显著受碰撞位置的影响,表现为复杂的多区间变化分布趋势. 进一步对化学子弹毁伤力学行为分析表明,子弹碎裂主要由高速侵彻体沿贯穿路径直接碰撞所引起,碎裂化学子弹高速流体喷射作用又导致部分化学子弹发生碎裂和穿孔,而相邻化学子弹间相互碰撞作用则是导致穿孔和变形的主要原因.     

串联反跑道子弹药随进级结构参数优化

根据机场跑道毁伤特性 ,采用串联反跑道子弹药结构模型 ,建立了在一定约束条件下 ,确定随进级弹体结构参数的优化设计方法及程序 ,可以初步确定满足一定威力及约束条件的串联结构反跑道子弹药弹体结构参数 .对反跑道子弹药结构轻量小型化设计有参考意义     

平头弹超音速尾流对飘带伞气动特性的影响

提出了一种用于超音速抛撒平头子弹药的飘带伞结构的新型超音速伞,研究弹体超音速尾流对伞气动特性的影响.在风洞试验结果验证的基础上,通过建立多套分块结构化网格模型,采用有限体积法和SST湍流模型对单独弹和伞弹分别进行超音速数值模拟,用数值纹影法显示弹体尾流场并进行了分析,得到了平头弹超音速尾流对飘带伞气动特性影响的变化规律.结果表明,弹体尾流对伞气动特性的影响随马赫数的增加而变大,随弹伞间距与弹径比和伞弹径比的增加而变小,随飘带宽度与弹径比的增加先基本保持不变后变大.     

直接碰撞杀伤动能拦截器结构参数分析

针对直接碰撞杀伤动能拦截器结构参数设计问题,建立了一种基于体积重叠法的动能拦截器碰撞子母弹头杀伤模型,利用该模型可有效分析动能拦截器结构参数受碰撞速度、碰撞点偏移量的影响特性. 算例分析表明,动能拦截器结构参数主要取决于碰撞速度和碰撞点偏移量,拦截器最小质量和最小直径随碰撞速度增大而减小,随碰撞点偏移量增大而增大;提高碰撞速度和减小碰撞点偏移量均能有效降低拦截器最小质量.     

基于最优解析解的机载布撒武器弹道优化

为解决机载布撒武器射程有限,而防空体系的拦截距离则不断增大,投弹载机被击落的风险越来越大的问题,本文建立了机载布撒武器纵向平面内滑翔飞行运动方程,并基于最优控制理论构造了约束布撒武器末端速度和飞行距离的性能指标泛函,然后根据哈密尔顿原理推导了最优滑翔弹道参数的解析形式.通过与直接打靶+SQP算法的数值直接优化方法进行对比分析,验证了本文所研究的解析形式最优弹道参数求解方法具有更高的计算效率和精度.      

子母弹战斗部抛撒装置内弹道参数研究

分析了子母弹燃气抛撒装置的结构原理,根据气动原理,利用准两相流理论,计及火药气体和正在燃烧的火药固体的两相流动。研究了星形隔框式子母弹战斗部的抛撒过程,最终可得到p-t曲线和子弹抛撒速度。     

直接碰撞杀伤动能拦截器对子母弹头毁伤分析模型

针对直接碰撞杀伤动能拦截器对子母弹道导弹弹头毁伤问题,对动能拦截器和子母弹头目标特性进行了分析,基于体积重叠分析提出了子弹毁伤判定方法,建立动能拦截器末端遭遇弹道模型,并通过引入射击线技术对毁伤子弹数进行了估算,建立了动能拦截器对子母弹头毁伤快速分析模型. 算例与分析表明,利用该模型可有效分析碰撞角、碰撞点等因素对子母弹头毁伤概率的影响,研究结果可为动能中段反导毁伤效能评估和拦截模式选择提供参考.