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电磁发射高速旋转弹丸马格努斯效应

国防科技大学学报 2022年第6期44卷 14-20页

作者：李开鲁军勇张晓冯军红李湘平杜佩佩海军工程大学舰船综合电力技术国防科技重点实验室湖北武汉430033

和传统火药发射弹丸相比,电磁发射弹丸具有初速高、射程远等优势,但尾部的电枢臂槽会使弹丸部流场不再轴对称,产生独特的气动力特性。基于三维非定常Navier-Stokers方程,采用滑移网格技术,分析电磁发射弹丸的气动力特性。研究表明,对于... 详细信息

和传统火药发射弹丸相比,电磁发射弹丸具有初速高、射程远等优势,但尾部的电枢臂槽会使弹丸部流场不再轴对称,产生独特的气动力特性。基于三维非定常Navier-Stokers方程,采用滑移网格技术,分析电磁发射弹丸的气动力特性。研究表明,对于高速旋转的电磁发射弹丸,马格努斯效应来源于激波层内流场畸变和电枢臂的迎风面积变化的共同作用;电枢臂迎风面积的周期性变化是导致气动力和力矩周期性变化的原因,马格努斯力矩在滚转角45°和135°时分别达到最小值和最大值;电枢臂槽的存在既加剧了马格努斯效应(135°时增加50%以上),又使得压心周期性前移(绝对前移量达5%),并且随着转速的增加,马格努斯力矩增加和压心前移效果越来越显著,不利于弹丸的动稳定。

关键词：电磁发射旋转弹丸马格努斯效应气动特性压心

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旋转弹丸气动特性的尺度自适应模拟

哈尔滨工程大学学报 2018年第3期39卷 526-533,540页

作者：陈东阳 ABBAS Laith K 王国平芮筱亭南京理工大学发射动力学研究所江苏南京210094

为了预测旋转弹丸的气动特性,采用剪切应力输运(shear stress transfer,SST)湍流模型和尺度自适应模拟方法(scale-adaptive simulation,SAS)分别对M910旋转稳定弹丸不同马赫数、不同转速情况下的气动参数及流场特性进行数值计算,并对流... 详细信息

为了预测旋转弹丸的气动特性,采用剪切应力输运(shear stress transfer,SST)湍流模型和尺度自适应模拟方法(scale-adaptive simulation,SAS)分别对M910旋转稳定弹丸不同马赫数、不同转速情况下的气动参数及流场特性进行数值计算,并对流场结构进行机理性分析。采用计算结果表明:基于SST湍流模型的定常计算流体力学(computa-tional fluid dynamics)方法可以较好地计算阻力、法向力、俯仰力矩和压心系数,不能准确预测亚音速和跨音速阶段旋转弹丸的滚转阻尼系数以及马格努斯力矩系数导数。采用非定常的尺度自适应模拟方法可以较好地计算旋转弹丸亚音速到超高音速阶段的滚转阻尼系数和马格努斯力矩系数导数。能否准确捕捉非定常尾涡效应对亚前后顺序音速和跨音速段滚转阻尼及马格努斯力矩计算精度影响很大。采用"全隐式多网格完全耦合求解技术"具有计算速度快、数值稳定的优点。同时,编写的批文件计算脚本提高了仿真工作的效率。

关键词：定常计算流体力学(CFD) SST-SAS 流场特性俯仰力矩亚音速跨音速滚转阻尼马格努斯力矩旋转弹丸尾涡效应

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旋转弹丸空气动力特性数值解法

国防科技大学学报 2003年第4期25卷 15-19页

作者：王智杰陈伟芳李洁国防科技大学机电工程与自动化学院湖南长沙410073 国防科技大学航天与材料工程学院湖南长沙410073

为提高在弹道计算和弹丸设计中弹丸空气动力系数精度,采用隐式LU算法求解N S方程并考虑代数湍流模型,在旋转物面边界条件下计算弹丸的阻力、升力、俯仰力矩、滚转阻尼力矩、马格努斯力和力矩。通过对美国T388等弹丸的气动力系数计算并... 详细信息

为提高在弹道计算和弹丸设计中弹丸空气动力系数精度,采用隐式LU算法求解N S方程并考虑代数湍流模型,在旋转物面边界条件下计算弹丸的阻力、升力、俯仰力矩、滚转阻尼力矩、马格努斯力和力矩。通过对美国T388等弹丸的气动力系数计算并与弹道靶试验数据进行比较,以及对某榴弹的气动力计算结果在弹道计算中进行应用分析,表明用数值模拟得到的旋转弹丸空气动力系数好于以前用工程方法给出的结果。

关键词：旋转弹丸 N-S方程弹道计算有限体积

旋转弹丸在复杂激波影响下气动特性数值模拟与分析

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南京理工大学学报 2012年第4期36卷 624-628页

作者：郁伟张小兵南京理工大学能源与动力工程学院江苏南京210094

为了提高线膛发射武器的射击精度,研究复杂激波系对旋转稳定弹丸气动特性的影响。通过划分局部加密的网格,采用k-epsilon双方程湍流模型求解可压缩的三维Navier-Stokes方程,数值模拟和分析旋转弹丸在复杂激波影响下的气动特性变化规律... 详细信息

为了提高线膛发射武器的射击精度,研究复杂激波系对旋转稳定弹丸气动特性的影响。通过划分局部加密的网格,采用k-epsilon双方程湍流模型求解可压缩的三维Navier-Stokes方程,数值模拟和分析旋转弹丸在复杂激波影响下的气动特性变化规律。数值模拟的结果与SOCBT(Secant ogive cylinder boat tail)弹丸风洞实验数据相吻合,验证了计算模型与方法的合理性和可靠性。数值分析旋转速度、攻角、来流马赫数等对弹丸气动特性的影响,通过耦合内弹道过程,数值模拟和分析不同旋转速度对内弹道后效期内弹丸速度增的影响规律。

关键词：旋转弹丸空气动力特性三维数值模拟膛口流场

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弹带对高速旋转弹丸气动特性影响的数值模拟

兵工学报 2017年第12期38卷 2363-2372页

作者：孟鹏陈红彬钱林方李仁凤乐贵高南京理工大学机械工程学院江苏南京210094 南京理工大学设计艺术与传媒学院江苏南京210094

为了研究弹带对高速旋转弹丸气动特性的影响,采用2阶Roe差分格式求解三维Navier-Stokes方程,湍流模型为SST k-ω模型。采用滑移网格技术处理弹体旋转引起的运动边界。以文献[6]进行风洞实验的155 mm无弹带弹丸为算例,数值计算结果与风... 详细信息

为了研究弹带对高速旋转弹丸气动特性的影响,采用2阶Roe差分格式求解三维Navier-Stokes方程,湍流模型为SST k-ω模型。采用滑移网格技术处理弹体旋转引起的运动边界。以文献[6]进行风洞实验的155 mm无弹带弹丸为算例,数值计算结果与风洞实验数据吻合良好。分别对含弹带与无弹带弹丸在不同来流马赫数与攻角条件下的绕流场开展数值模拟,得到二者流场结构图谱及气动特性差异。分析结果表明:两种弹丸计算模型在弹带之前的压力分布基本一致,但弹带将诱导弹丸气动阻力面积增大,阻力系数有一定程度的升高,而且在弹带之后二者的压力分布差异较大;弹带因素对旋转弹丸气动特性的影响不可忽略。

关键词：兵器科学与技术旋转弹丸弹带气动特性数值模拟

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基于地磁方位角的旋转弹丸姿态解算方法

中国惯性技术学报 2019年第5期27卷 618-624页

作者：安亮亮王良明赵丹丹南京理工大学能源与动力工程学院南京210094 辽沈工业集团有限公司沈阳110045

为了解决旋转弹丸的姿态测量问题,基于地磁方位角,提出了一种旋转弹丸的姿态解算方法。首先基于零交叉点法的原理,采用非正交地磁传感器组合测量并计算得到地磁方位角和滚转角信息。其次通过分析稳定弹丸的飞行特性及外力矩情况,推导出... 详细信息

为了解决旋转弹丸的姿态测量问题,基于地磁方位角,提出了一种旋转弹丸的姿态解算方法。首先基于零交叉点法的原理,采用非正交地磁传感器组合测量并计算得到地磁方位角和滚转角信息。其次通过分析稳定弹丸的飞行特性及外力矩情况,推导出了包含俯仰和偏航参数的绕质心动力学方程组。然后以此动力学方程组为驱动方程,以地磁方位角为观测量,借助扩展卡尔曼滤波估计出了弹丸的俯仰角和偏航角。仿真结果显示,基于地磁方位角的姿态解算方法可以准确估计出旋转弹丸的姿态角信息,最大误差不超过0.2°,验证了该方法的有效性。最后实弹实验结果进一步表明了该方法具有良好的应用前景。

关键词：旋转弹丸地磁传感器零交叉点法地磁方位角扩展卡尔曼滤波

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基于地球红外辐射场的旋转弹丸姿态测试方法

中国惯性技术学报 2015年第4期23卷 511-515页

作者：于靖卜雄洙杨波王新征南京理工大学机械工程学院南京210094

针对微惯性器件无法满足高转速弹丸飞行过程中的滚转姿态测量要求的问题,提出了基于地球红外辐射场的旋转弹丸姿态测试方法。首先,研究了地球红外辐射场的产生机理和特性,分析了天地间红外辐射率的变化规律。然后,结合旋转弹丸在飞行过... 详细信息

针对微惯性器件无法满足高转速弹丸飞行过程中的滚转姿态测量要求的问题,提出了基于地球红外辐射场的旋转弹丸姿态测试方法。首先,研究了地球红外辐射场的产生机理和特性,分析了天地间红外辐射率的变化规律。然后,结合旋转弹丸在飞行过程中的运动特征,建立了红外传感器测量模型,推导了弹丸姿态与传感器感测信号的函数关系。最后,合理布局红外传感器,基于误差传递的原理,改进了常规的姿态解算算法,进一步提高了传感器测试信号的利用率。结果表明,利用地球红外辐射场测姿具有较高的精度,俯仰角解算误差在±0.3°以内,改进解算方案的横滚角解算误差在±0.5°以内。该姿态测量系统简单有效,能够满足旋转飞行体的姿态测量要求。

关键词：旋转弹丸地球红外辐射场误差分析姿态解算

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可旋转鸭舵对旋转弹丸纵向气动特性的影响

北京理工大学学报 2011年第3期31卷 265-268页

作者：纪秀玲王海鹏曾时明李东光北京理工大学机电工程与控制国家级重点实验室北京100081

利用有限体积TVD格式,对旋转弹丸的气动特性进行数值分析.对旋转弹丸SOCBT在马赫数为3的典型算例进行了验证计算,并进行了可旋转固定鸭舵对旋转弹丸纵向气动特性的影响的数值分析.计算了鸭舵位于不同方位角、不同飞行马赫数、不同攻角... 详细信息

利用有限体积TVD格式,对旋转弹丸的气动特性进行数值分析.对旋转弹丸SOCBT在马赫数为3的典型算例进行了验证计算,并进行了可旋转固定鸭舵对旋转弹丸纵向气动特性的影响的数值分析.计算了鸭舵位于不同方位角、不同飞行马赫数、不同攻角下时旋转弹丸的纵向气动力系数.研究结果表明,该数值分析方法能准确地分析纵向气动力系数随鸭舵方位角的变化规律,可为分析弹道修正规律提供依据.

关键词：固定鸭舵旋转弹丸纵向气动力数值模拟

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旋转弹丸马格努斯力数值计算

弹箭与制导学报 2005年第2期25卷 85-87页

作者：薛帮猛杨永西北工业大学翼型叶栅空气动力学国防科技重点实验室西安710072

旋转弹丸、导弹的设计和弹道计算都要求准确计算弹丸的侧向力、力矩-马格努斯力、力矩。采用时间相关法求解N-S方程(Navier-Stokesequations)来模拟某旋转弹丸的流场,以给定物面切向速度的无滑移边界条件来实现对旋转的模拟,计算了弹丸... 详细信息

旋转弹丸、导弹的设计和弹道计算都要求准确计算弹丸的侧向力、力矩-马格努斯力、力矩。采用时间相关法求解N-S方程(Navier-Stokesequations)来模拟某旋转弹丸的流场,以给定物面切向速度的无滑移边界条件来实现对旋转的模拟,计算了弹丸的马格努斯力、力矩,分析了其与转速、攻角的关系,计算结果与实验结果吻合得很好。

关键词：马格努斯力旋转弹丸数值计算 N-S方程时间相关法弹道计算边界条件切向速度计算结果侧向力力矩模拟求解