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弹箭双鸭舵滚转控制气动特性研究

作　者: 杜学伟
导　师: 陈少松
学　校: 南京理工大学
专　业: 动力工程
关键词: 双鸭式布局反安定面风洞实验数值计算下洗滚转控制
分类号: TJ415
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 5次
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内容摘要

由于制导火箭弹在主被动段均具有一定的静稳定性,随着主动段的结束,制导火箭弹质心前移,使得静稳定性增加,随着被动段飞行速度的降低,压心明显后移,使得静稳定性进一步的提高,操纵性大幅度的下降,为改善此时较差的操纵性,采用了适时弹出反安定面来提高全弹较差的操纵性,即在鸭舵之前增加一组小翼面,也称为双鸭式布局。但反安定面的增加势必会影响鸭舵面上流场的流动特性,进而会影响到鸭舵的下洗流对尾翼面的影响。针对这一问题,本论文设计了鸭式布局和加装反安定面后的双鸭式布局两种布局形式的模型,通过风洞实验得出两种模型在亚、跨、超音速下全弹的气动力数据的变化规律并进行对比,分析了全弹气动力系数特别是滚转力矩系数随马赫数和攻角的变化规律,实验结果表明：在压、跨音速阶段,特别是攻角在4°-8°范围时,反安定面的存在使得鸭舵对尾翼面上的下洗影响得到了减弱。由数值计算得到鸭舵、尾翼和全弹的气动力数据以及相关压力云图,通过对比、分析由数值计算与风洞实验得到气动力数据结果,利用鸭舵以及尾翼上的压力云图来分析反安定面对鸭舵面和尾翼面上流场流动特性的影响,以此来寻找减弱鸭式布局火箭弹滚转下洗的方法。通过数值计算和风洞实验对这两种模型全弹的气动特性进行研究后发现,从整体来看,反安定面的增加降低了鸭舵面和尾翼面上的压强强度,使得鸭舵对尾翼面得下洗作用得到了减弱,综合来说,在一定程度上改善了鸭式布局火箭弹鸭舵对尾翼的下洗,提高了鸭式布局火箭的滚转控制性能。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-14
1 绪论  14-21
  1.1 研究课题的背景与意义  14-15
  1.2 鸭式布局的国内外研究状况  15-16
  1.3 鸭式近距耦合的国内外研究现状  16-18
  1.4 本课题的研究方法  18-19
    1.4.1 风洞实验方法  18-19
    1.4.2 数值计算方法  19
  1.5 本课题研究的主要内容  19-21
2 风洞实验研究  21-31
  2.1 实验研究的目的和实验方案  21
  2.2 实验设备  21-23
  2.3 实验模型  23-28
    2.3.1 模型设计准则的要求  23-27
    2.3.2 实验模型简图  27-28
    2.3.3 实验模型数据  28
  2.4 实验内容  28-29
    2.4.1 实验模型安装状态  28-29
    2.4.2 实验条件  29
  2.5 实验测力方法  29-30
  2.6 实验的测试内容与计算方法  30-31
3 实验结果与分析  31-46
  3.1 滚转力矩系数变化规律  31-34
  3.2 阻力系数变化规律  34-38
  3.3 升力系数变化规律  38-41
  3.4 俯仰力矩系数变化规律  41-43
  3.5 压心系数变化规律  43-44
  3.6 本章小结  44-46
4 数值计算方法  46-57
  4.1 引言  46
  4.2 基本方程  46-50
  4.3 离散方法  50
  4.4 有限体积法(FVM)的求解方法  50-51
  4.5 边界条件与初始条件  51-52
    4.5.1 边界条件的确定  51-52
    4.5.2 初始条件的确定  52
  4.6 湍流模型  52-54
  4.7 网格的生成  54-56
  4.8 数值计算条件  56-57
5 反安定面对鸭式布局全弹滚转控制气动特性的研究  57-85
  5.1 鸭式布局气动特性研究  57-70
    5.1.1 鸭式布局计算模型  57
    5.1.2 计算条件与网格生成  57-58
    5.1.3 数值计算与风洞实验的对比  58-68
    5.1.4 鸭式布局尾翼截面处压力云图  68-70
  5.2 双鸭式布局气动特性研究  70-84
    5.2.1 双鸭式布局计算模型  70
    5.2.2 计算条件与网格生成  70-71
    5.2.3 数值计算结果与风洞实验结果的对比  71-81
    5.2.4 双鸭式布局对称面密度分布云图及尾翼截面处压力云图  81-84
  5.3 本章小结  84-85
6 数值计算结果对比与分析  85-103
  6.1 滚转力矩系数的变化规律  85-88
  6.2 阻力系数的变化规律  88-91
  6.3 升力系数的变化规律  91-94
  6.4 反安定面对鸭舵面以及尾翼面上流场特性的影响  94-100
  6.5 反安定面对鸭舵以及尾翼滚转力矩系数的影响  100-102
  6.6 本章小结  102-103
7 论文总结  103-105
  7.1 本论文工作总结  103
  7.2 工作展望  103-105
致谢  105-106
参考文献  106-108

弹箭双鸭舵滚转控制气动特性研究

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