工程力学 ›› 2016, Vol. 33 ›› Issue (6): 250-256.doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.12.1083

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超声速旋转火箭弹气动流场的微楔控制

马杰1, 陈志华1, 孙晓晖1,2, 薛大文1,3   

  1. 1. 南京理工大学瞬态物理重点实验室, 南京 210094;
    2. 上海宇航系统工程研究所, 上海 201109;
    3. 浙江海洋学院海运与港航建筑工程学院, 舟山 316022
  • 收稿日期:2014-12-28 修回日期:2015-05-07 出版日期:2016-06-25 发布日期:2016-06-25
  • 通讯作者: 陈志华(1967-),男,江苏南京人,教授,双博士,博导,主要从事力学及其应用研究(E-mail:chenzh@mail.njust.edu.cn). E-mail:chenzh@mail.njust.edu.cn
  • 作者简介:马杰(1991-),男,江苏连云港人,博士生,主要从事弹箭飞行力学研究(E-mail:majie19910@163.com);孙晓辉(1985-),男,山东威海人,工程师,博士,从事超声速推进技术研究(E-mail:huizi123717@163.com);薛大文(1986-),男,江苏扬州人,讲师,博士,从事超声速数值模拟研究(E-mail:dawenjs@163.com).
  • 基金资助:

    国家自然科学基金项目(11272156);江苏省研究生科研创新计划项目(KYLX15_0421)

MICRO-WEDGE CONTROL OF THE FLOW FIELD OF SUPERSONIC FINNED PROJECTILES

MA Jie1, CHEN Zhi-hua1, SUN Xiao-hui1,2, XUE Da-wen1,3   

  1. 1. Key Laboratory of Transient Physics, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China;
    2. Shanghai Institute of Aerospace System Engineering, Shanghai 201109, China;
    3. School of Naval Architecture and Ocean Engineering, Zhejiang Ocean University, Zhoushan 316022, China
  • Received:2014-12-28 Revised:2015-05-07 Online:2016-06-25 Published:2016-06-25
  • Contact: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.12.1083 E-mail:chenzh@mail.njust.edu.cn

摘要:

超声速弹箭表面的流体分离是影响飞行稳定的主要影响因素之一。研究表明,微楔涡流发生器可有效控制超声速流体边界层的流动分离。该文基于制式122火箭弹,通过在弹肩前端安装微楔来研究边界层流动分离控制对火箭弹气动性能的影响。运用DES方法数值模拟了122火箭弹在有无加装微楔条件下的流场变化,对比分析了微楔对弹体表面边界层结构以及弹气动数据的改变,讨论了微楔对弹的气动力及稳定性作用。数值结果表明,微楔可以抑制弹体表面流体分离,提高火箭弹的升力及俯仰力矩,减小马格努斯力矩,有利于提高其飞行稳定性及射击精度,可为相关旋转火箭弹的改进提供指导。

关键词: 火箭弹, 微楔, 边界层控制, 稳定性, 气动特性

Abstract:

Fluid separation on the surface of supersonic projectiles and missiles is one of the main factors influencing their flight stability. Studies have shown that micro-wedge vortex generators (MVG) can effectively control the flow separation of the supersonic boundary layer. In this paper, based on the original standard 122 finned projectile, MVG's were mounted at the projectile shoulder to investigate the effect of separation control on the aerodynamic characteristics of the projectile. Numerical simulations of the flow fields of 122 standard finned projectiles with and without micro wedges were performed with the DES method, the modifications of the boundary layer structures and aerodynamic data for two cases were compared and discussed, and the influence of micro-wedges on projectile aerodynamic forces and stability have also been investigated. Numerical results show that the micro wedges can inhibit fluid separation on the projectile surface, improve the projectile lift and pitching moment, and decrease the Magnus moment, as a result improving the flight stability and firing accuracy, which can provide guidance for the improvement of spinning projectiles.

Key words: finned projectile, micro wedge, boundary layer control, stability, aerodynamic characteristics

中图分类号: 

  • V211

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2018年11月15日