兵工学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (5): 1237-1250.doi: 10.12382/bgxb.2022.0001
刘冰1, 程栋2, 卢丙举2, 陈霄瀚1, 乐贵高1,*()
收稿日期:
2022-01-02
上线日期:
2022-06-29
通讯作者:
基金资助:
LIU Bing1, CHENG Dong2, LU Bingju2, CHEN Xiaohan1, LE Guigao1,*()
Received:
2022-01-02
Online:
2022-06-29
摘要:
以含弹性适配器导弹运载器的跨介质弹射分离问题为对象,基于分数容积障碍法,采用流体体积多相流理论和RNG k-ε湍流模式建立导弹运载器水面分离多物理场耦合模型。以圆柱体入水为仿真算例进行数值模拟,计算值与实验结果吻合良好,验证了数值模型的精度和有效性。分别对导弹在波谷、波峰环境下的弹射出水,以及在不同初始俯仰角和出水初速度下的弹射分离过程进行数值模拟,得出初始俯仰角、出水速度、出水位置对运载器式导弹水面分离的影响。综合考虑波峰、波谷位置出水筒-弹分离时刻导弹的俯仰角并以波谷位置出水筒-弹分离时刻导弹俯仰角达到0°为准则,得到最佳初始俯仰角为3.24°。仿真方法和结果对工程应用具有重要参考价值。
刘冰, 程栋, 卢丙举, 陈霄瀚, 乐贵高. 含适配器的潜射导弹运载器跨介质发射分离建模与仿真[J]. 兵工学报, 2023, 44(5): 1237-1250.
LIU Bing, CHENG Dong, LU Bingju, CHEN Xiaohan, LE Guigao. Modeling and Simulation of Transmedia Separation of Missile Ejected from Carrier with Adapter[J]. Acta Armamentarii, 2023, 44(5): 1237-1250.
工况 | 出水位置 | 出水倾斜角 度/(°) | 出水速度/ (m·s-1) | 角速度/ ((°)·s-1) |
---|---|---|---|---|
1 | 波谷 | 2 | 9 | 5 |
2 | 波峰 | 2 | 9 | 5 |
3 | 波谷 | 5 | 9 | 5 |
4 | 波峰 | 5 | 9 | 5 |
5 | 波谷 | 10 | 9 | 5 |
6 | 波峰 | 10 | 9 | 5 |
7 | 波谷 | 5 | 11 | 5 |
8 | 波峰 | 5 | 11 | 5 |
9 | 波谷 | 5 | 13 | 5 |
10 | 波峰 | 5 | 13 | 5 |
表1 计算工况设置
Table 1 Computational conditions
工况 | 出水位置 | 出水倾斜角 度/(°) | 出水速度/ (m·s-1) | 角速度/ ((°)·s-1) |
---|---|---|---|---|
1 | 波谷 | 2 | 9 | 5 |
2 | 波峰 | 2 | 9 | 5 |
3 | 波谷 | 5 | 9 | 5 |
4 | 波峰 | 5 | 9 | 5 |
5 | 波谷 | 10 | 9 | 5 |
6 | 波峰 | 10 | 9 | 5 |
7 | 波谷 | 5 | 11 | 5 |
8 | 波峰 | 5 | 11 | 5 |
9 | 波谷 | 5 | 13 | 5 |
10 | 波峰 | 5 | 13 | 5 |
时刻 | 工况1 | 工况2 | 工况3 | 工况4 | 工况5 | 工况6 |
---|---|---|---|---|---|---|
初始时刻 | 2° | 2° | 5° | 5° | 10° | 10° |
筒-弹分离 时刻 | -1.33° | 18.06° | 1.96° | 19.9° | 6.77° | 26.6° |
表3 不同初始倾斜角度工况的导弹俯仰角变化
Table 3 Variation of missile pitch angle under different conditions of initial inclination angle
时刻 | 工况1 | 工况2 | 工况3 | 工况4 | 工况5 | 工况6 |
---|---|---|---|---|---|---|
初始时刻 | 2° | 2° | 5° | 5° | 10° | 10° |
筒-弹分离 时刻 | -1.33° | 18.06° | 1.96° | 19.9° | 6.77° | 26.6° |
时刻 | 工况3 | 工况4 | 工况7 | 工况8 | 工况9 | 工况10 |
---|---|---|---|---|---|---|
初始时刻 | 5° | 5° | 5° | 5° | 5° | 5° |
筒-弹分离时刻 | 1.96° | 19.9° | 1.7° | 15.2° | 0.9° | 13.7° |
表5 不同出水速度工况的导弹俯仰角变化
Table 5 Variation of missile pitch angle under different velocity conditions
时刻 | 工况3 | 工况4 | 工况7 | 工况8 | 工况9 | 工况10 |
---|---|---|---|---|---|---|
初始时刻 | 5° | 5° | 5° | 5° | 5° | 5° |
筒-弹分离时刻 | 1.96° | 19.9° | 1.7° | 15.2° | 0.9° | 13.7° |
[1] |
常卫伟, 孙明芳. 国外潜射巡航导弹的发射技术[J]. 舰载武器, 2001(4):17-22.
|
|
|
[2] |
陆辰昱, 王鑫, 周志坛, 等. 运载器式潜射导弹水面分离运动特性[J]. 宇航学报, 2021, 42(4):496-503.
|
|
|
[3] |
顾媛媛, 薛志刚, 宋志平. 航行器水下筒式发射过程中浮筒水面分离运动仿真[J]. 弹道学报, 2018, 30(2):86-89.
doi: 10.12115/j.issn.1004-499X(2018)02-15 |
|
|
[4] |
doi: 10.1515/pomr-2017-0118 URL |
[5] |
朱坤. 导弹水下发射技术[M]. 北京: 中国宇航出版社, 2018:40-41.
|
|
|
[6] |
李晶, 李吉, 陆宏志. 基于筒式保护结构的导弹出水分离过程研究[J]. 导弹与航天运载技术, 2016, 2(1):13-16.
|
|
|
[7] |
李孟琳. 跨介质飞行器气动特性及入水特性的数值模拟[D]. 北京: 北京交通大学, 2020.
|
|
|
[8] |
刘曜, 范有朋. 近水面航行的导弹运载器弹道稳定性[J]. 弹道学报, 2006, 18(1):10-13.
|
|
|
[9] |
张重先. 波浪扰动下的小型潜射导弹出水动力学建模与仿真[J]. 国防科技大学学报, 2015, 37(6):91-95.
|
|
|
[10] |
王亚东, 袁绪龙, 张宇文, 等. 波浪对导弹垂直发射水弹道影响研究[J]. 兵工学报, 2012, 33(5):630-635.
|
|
|
[11] |
杨继锋, 刘丙杰, 陈捷, 等. 潜射弹道导弹水下大深度发射技术途径分析[J]. 兵器装备工程学报, 2020, 41(6):32-36.
|
|
|
[12] |
谷良贤, 李军政. 海浪对运载器姿态的影响研究[J]. 西北工业大学学报, 1997, 15(4):37-41.
|
|
|
[13] |
葛晖, 张宇文, 卜广志, 等. 基于MATLAB/Simulink的潜射导弹运载器水弹道仿真[J]. 弹箭与制导学报, 2003, 23(3):53-55.
|
GEH,
|
|
[14] |
刘曜, 马震宇. 导弹水下垂直发射的弹道研究[J]. 战术导弹技术, 2006(2):21-25.
|
|
|
[15] |
彭正梁, 王宝寿. 高速航行体与运载器水面分离平面弹道数学仿真[J]. 船舶力学, 2011, 15(增刊1):95-100.
|
|
|
[16] |
马震宇. 导弹水面热分离性能建模与计算[J]. 四川兵工报, 2011, 32(9):39-42.
|
|
|
[17] |
姚奕, 聂永芳, 冯林平. 潜射导弹运载器水下发射关键技术研究[J]. 飞航导弹, 2010(2):56-59.
|
|
|
[18] |
doi: 10.1007/s11804-020-00162-2 |
[19] |
doi: 10.1016/S0167-6105(01)00190-8 URL |
[20] |
|
[21] |
doi: 10.1016/j.ces.2017.03.012 URL |
[22] |
刘莎莎, 顾煜炯, 惠万馨, 等. 基于边界造波法的波浪数值模拟[J]. 可再生能源, 2013, 31(2):100-103.
|
|
|
[23] |
侯昭. 圆柱体低速倾斜入水过程非定常多相流及旋涡特性研究[D]. 大连: 大连理工大学, 2019.
|
|
[1] | 孙士明, 郁伟, 王晓辉, 李振旺, 刘彩连. 基于多目标优化的跨介质航行体水面滑跳初始运动参数设计[J]. 兵工学报, 2024, 45(2): 541-551. |
[2] | 杜永刚, 王雪松, 万志华. 助飞运载器螺旋传动失效的机理研究[J]. 兵工学报, 2023, 44(7): 2033-2040. |
[3] | 刘喜燕, 袁绪龙, 罗凯, 祁晓斌. 预置舵角对跨介质航行体入水尾拍运动影响试验[J]. 兵工学报, 2023, 44(6): 1632-1642. |
[4] | 刘喜燕, 袁绪龙, 罗凯, 鲁娜. 跨介质航行器出入水连续弹道试验与仿真[J]. 兵工学报, 2023, 44(5): 1225-1236. |
[5] | 高全喜, 可伟, 乔海岩. 基于线性自抗扰的水下运载器控制[J]. 兵工学报, 2023, 44(3): 783-791. |
[6] | 古鉴霄, 党建军, 黄闯, 李代金, 刘富强. 衡重参数对超空泡射弹有效射程的影响[J]. 兵工学报, 2022, 43(6): 1376-1386. |
[7] | 邵志宇, 伍思宇, 曹苗苗, 冯顺山. 斜截头弹体入水的弹道特性[J]. 兵工学报, 2022, 43(6): 1255-1265. |
[8] | 田北晨, 刘涛涛, 吴钦, 黄彪. 跨介质飞行器触水滑跳运动特性数值模拟[J]. 兵工学报, 2022, 43(3): 586-598. |
[9] | 李宜果, 王聪, 武雨嫣, 曹伟, 卢佳兴, 何乾坤. 跨介质航行体高速入水空泡壁面运动特性[J]. 兵工学报, 2022, 43(3): 574-585. |
[10] | 张子豪, 王汉平. 考虑弹-筒柔性的潜载导弹弹射多体动力学分析方法[J]. 兵工学报, 2022, 43(2): 305-315. |
[11] | 马文朝, 孟繁敏, 马诺, 孟军辉, 邹汝平. 跨介质飞行器头部外形优化及入水性能分析[J]. 兵工学报, 2022, 43(10): 2588-2597. |
[12] | 袁绪龙, 栗敏, 丁旭拓, 任伟, 周方旭. 跨介质航行器高速入水冲击载荷特性[J]. 兵工学报, 2021, 42(7): 1440-1449. |
[13] | 李博平, 李国庆, 张笈玮, 吕宏亮, 武军, 李孟源, 李聪睿. 压缩空气弹射系统内弹道特性[J]. 兵工学报, 2021, 42(12): 2606-2616. |
[14] | 卢佳兴, 王聪, 魏英杰, 许昊, 宋武超. 回转体齐射出水过程空泡演化规律与弹道特性实验研究[J]. 兵工学报, 2019, 40(6): 1226-1234. |
[15] | 路丽睿, 魏英杰, 王聪, 宋武超. 不同头型射弹低速倾斜入水空泡及弹道特性试验研究[J]. 兵工学报, 2018, 39(7): 1364-1371. |
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