兵工学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (4): 240394-.doi: 10.12382/bgxb.2024.0394
收稿日期:
2024-05-22
上线日期:
2025-04-30
通讯作者:
基金资助:
WANG Wenjie*(), MA Xinyu, ZHAO Xu, LI Haojun, XIANG Yue, YANG Long
Received:
2024-05-22
Online:
2025-04-30
摘要:
无翼有效载荷是火箭橇试验系统的常见载荷类型,在宽速域水平滑跑时由于非定常气动力、振动与噪声等多场耦合在分离时易出现抬头、低头现象。以双轨火箭橇的无翼有效载荷试验系统为研究对象,对宽速域(马赫数0.4~2.0)水平助推滑跑的声振力耦合进行高精度数值模拟。研究结果表明:在滑跑过程中,有效载荷与助推器中间产生低压区,且随滑跑速度不断扩大作用范围;高速流场的气动载荷会逐渐使火箭橇在有效载荷头部和尾部位置处产生较大变形,主要表现为抬头现象;宽速域水平助推滑跑的气动噪声随滑跑速度增大,高声压级区域由中心逐渐向外扩展;相关研究可为新一代高超声速火箭橇试验系统设计与高精度地面动态测试提供技术支持。
中图分类号:
王文杰, 马鑫雨, 赵旭, 李濠君, 向粤, 杨龙. 基于无翼载荷的火箭橇多场耦合特性分析[J]. 兵工学报, 2025, 46(4): 240394-.
WANG Wenjie, MA Xinyu, ZHAO Xu, LI Haojun, XIANG Yue, YANG Long. Analysis of Multi-field Coupling Characteristics of Rocket Sled with a Wingless Payload[J]. Acta Armamentarii, 2025, 46(4): 240394-.
参数 | 数值 |
---|---|
密度/(kg·m-3) | 7850 |
弹性模量/MPa | 2.1×105 |
剪切模量/MPa | 7.7×104 |
泊松比 | 0.3 |
压缩屈服强度/MPa | 250 |
压缩极限屈服强度/MPa | 460 |
表1 火箭橇橇体结构材料参数
Table 1 Structural material parameters of rocket skid
参数 | 数值 |
---|---|
密度/(kg·m-3) | 7850 |
弹性模量/MPa | 2.1×105 |
剪切模量/MPa | 7.7×104 |
泊松比 | 0.3 |
压缩屈服强度/MPa | 250 |
压缩极限屈服强度/MPa | 460 |
Ma | 最大竖向变形/mm | 最大横向变形/mm |
---|---|---|
0.6 | 0.18 | 0.10 |
1.2 | 0.62 | 0.35 |
2.0 | 2.03 | 0.98 |
表2 不同速度下两种方向最大变形量
Table 2 Maximum deformations in both directions at different running speeds
Ma | 最大竖向变形/mm | 最大横向变形/mm |
---|---|---|
0.6 | 0.18 | 0.10 |
1.2 | 0.62 | 0.35 |
2.0 | 2.03 | 0.98 |
滑跑速度 Ma | 最大应力/ MPa | 最大应力 位置 | 最大变形 量/mm | 最大变形 位置 |
---|---|---|---|---|
0.6 | 30.6 | 后连接与助推器 接触处 | 0.22 | 有效载荷尾部 |
1.2 | 156.0 | 后连接与助推器 接触处 | 1.03 | 有效载荷尾部 |
2.0 | 329.4 | 前连接与助推器 接触处 | 2.21 | 有效载荷头部 |
表3 不同工况下橇体最大等效应力与最大变形量
Table 3 The maximum equivalent stress and maximum deformation of the sled under different working conditions
滑跑速度 Ma | 最大应力/ MPa | 最大应力 位置 | 最大变形 量/mm | 最大变形 位置 |
---|---|---|---|---|
0.6 | 30.6 | 后连接与助推器 接触处 | 0.22 | 有效载荷尾部 |
1.2 | 156.0 | 后连接与助推器 接触处 | 1.03 | 有效载荷尾部 |
2.0 | 329.4 | 前连接与助推器 接触处 | 2.21 | 有效载荷头部 |
[1] |
陈科儒, 孙琨, 陈诚, 等. 高超声速火箭橇凿削磨损机理分析[J]. 西安交通大学学报, 2024, 58(8): 136-144.
|
|
|
[2] |
孙宗祥, 李文佳, 唐志共, 等. 美国空气动力地面试验能力及发展趋势分析[J]. 空气动力学学报, 2023, 41(1):1-21.
|
|
|
[3] |
夏有财, 徐进新, 耿强, 等. 火箭橇试验系统研究现状与趋势[C]// 中国航天第三专业信息网第四十届技术交流会暨第四届空天动力联合会议论文集——S01固体推进及相关技术. 华阴: 中国华阴兵器试验中心, 2019.
|
|
|
[4] |
杨依峰, 周人歌, 吴乔, 等. 单轨火箭橇跨声速试验复杂流动研究[J]. 工程技术研究, 2021, 6(11):11-13.
|
|
|
[5] |
房明, 孙建红, 王从磊, 等. 低亚声速火箭橇尾流场特性分析[J]. 空气动力学学报, 2017, 35(6):897-901.
|
|
|
[6] |
余元元, 王方元, 王彬, 等. 超声速火箭橇流动特征和气动力激励振动分析[J]. 西北工业大学学报, 2022, 40(5):1080-1089.
|
|
|
[7] |
|
[8] |
|
[9] |
王健. 高速火箭橇—轨道系统耦合动力学研究[D]. 南京: 南京理工大学, 2012.
|
|
|
[10] |
王文杰, 赵旭, 杨龙, 等. 跨速域强地效水平助推滑跑气动机理[J]. 航空学报, 2023, 44(21):528247.
doi: 10.7527/S1000-6893.2022.28247 |
doi: 10.7527/S1000-6893.2022.28247 |
|
[11] |
何磊, 刘灿萍. 航宇再创双轨火箭橇试验速度新纪录[N]. 中国航空报,2022-05-06(003).
|
|
|
[12] |
|
[13] |
|
[14] |
|
[15] |
|
[16] |
邹伟红. 火箭滑橇空气动力的数值模拟[D]. 南京: 南京理工大学, 2008.
|
|
|
[17] |
施方成, 高振勋, 田雨岩, 等. 超声速理想膨胀喷流噪声的大涡模拟[J]. 航空学报, 2023, 44(2):107-125.
|
|
|
[18] |
刘俊, 蔡晋生, 杨党国, 等. 超声速空腔流动波系演化及噪声控制研究进展[J]. 航空学报, 2018, 39(11):18-36.
|
|
|
[19] |
卢清华, 陈宝. 基于LES方法的增升装置气动噪声特性分析[J]. 空气动力学学报, 2016, 34(4):448-455.
|
|
|
[20] |
|
[21] |
|
[22] |
|
[23] |
张婷婷, 叶瑞, 姜维, 等. 高超声速风洞HSCM系列标准模型气动力实验数据[J]. 气体物理, 2021, 6(4):57-65.
|
|
|
[24] |
黄长强, 国海峰, 唐上钦, 等. 超音速带弹武器舱气动特性数值研究[J]. 兵工学报, 2013, 34(8):975-980.
|
doi: 10. 3969/ j. issn. 1000-1093. 2013. 08. 009 |
|
[25] |
熊志平, 武晓松, 夏强, 等. 超声速轴对称进气道流场的数值模拟[J]. 兵工学报, 2009, 30(1):5-8.
|
|
|
[26] |
|
[27] |
葛向东, 吴法勇, 刘永泉, 等. 航空发动机整机振动问题研究方法及工程应用[J]. 航空学报, 2024, 45(4):36-56.
|
|
|
[28] |
张晨曦, 林三春, 李易, 等. 反向射流作用下可回收火箭升阻特性[J]. 哈尔滨工业大学学报, 2024, 56 (4):24-30.
|
|
|
[29] |
黄乾. 基于大涡模拟的锯齿尾缘翼型流动分析及气动噪声预测[D]. 北京: 清华大学, 2016.
|
|
|
[30] |
刘莉, 孟军辉, 岳振江, 等. 飞行器结构力学[M]. 北京: 科学出版社, 2022:89-90.
|
|
|
[31] |
袭祥发. 超空泡导弹潜射出水过程流固耦合数值研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2022.
|
|
|
[32] |
蔡建程, 刘志宏, 曾向阳, 等. 气动声学Lighthill方程的Kirchhoff积分解分析[J]. 声学技术, 2014, 33(2):99-103.
|
|
[1] | 张鑫泽, 肖海建, 刘兴龙, 邢孔睿, 卢翔. 新型涵道风扇水空两栖无人机设计与实现[J]. 兵工学报, 2025, 46(1): 231172-. |
[2] | 雒鑫瑞, 张盟, 邓志红, 沈凯, 姜志皓. 多刚体尾控弹的扰流片气动特性与控制机理研究[J]. 兵工学报, 2024, 45(S2): 259-270. |
[3] | 吕代龙, 陈少松, 徐一航, 邱佳伟. 近距耦合鸭式布局导弹气动特性[J]. 兵工学报, 2022, 43(6): 1316-1325. |
[4] | 洪舟振森, 张虹, 马朝臣, 吴新涛. 变海拔环境下离心压气机叶轮多场应力响应[J]. 兵工学报, 2021, 42(3): 478-486. |
[5] | 钱龙, 常思江, 倪旖. 旋转稳定弹扰流片气动外形多目标优化设计[J]. 兵工学报, 2021, 42(12): 2575-2585. |
[6] | 张宁, 史金光, 马晔璇. 冲压增程制导炮弹气动特性研究[J]. 兵工学报, 2020, 41(3): 460-470. |
[7] | 李昌, 于志斌, 高敬翔, 李云飞, 韩兴. 物性参数温度变化下激光熔覆多场耦合模拟与实验[J]. 兵工学报, 2019, 40(6): 1258-1270. |
[8] | 周磊, 李忠新, 杨海波, 蔡红明. 一种新型灵巧枪弹的气动特性研究[J]. 兵工学报, 2019, 40(4): 744-752. |
[9] | 冯斌, 于纪言, 王钰, 王晓鸣, 鞠潭. 固定鸭舵导引组件修正力模型改进及参数辨识[J]. 兵工学报, 2019, 40(2): 257-264. |
[10] | 彭程, 郭洋. 细长体自旋与锥动耦合运动作用下的流动结构研究[J]. 兵工学报, 2018, 39(3): 519-527. |
[11] | 冯斌, 于纪言, 鞠潭, 王晓鸣, 王钰. 双旋弹道修正弹弹体非对称载荷的数值研究[J]. 兵工学报, 2018, 39(11): 2118-2126. |
[12] | 康杨,翁春生,李宁. 脉动喷气发动机噪声特性研究[J]. 兵工学报, 2017, 38(2): 273-279. |
[13] | 孟鹏, 陈红彬, 钱林方, 李仁凤, 乐贵高. 弹带对高速旋转弹丸气动特性影响的数值模拟[J]. 兵工学报, 2017, 38(12): 2363-2372. |
[14] | 吕胜涛, 季丹丹, 刘荣忠, 郭锐, 马晓冬. S-S型旋翼末敏弹气动特性规律研究[J]. 兵工学报, 2017, 38(1): 50-58. |
[15] | 吕胜涛, 刘荣忠, 郭锐, 马晓冬. 弹性翼S-C型末敏弹气动特性研究[J]. 兵工学报, 2016, 37(5): 785-790. |
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