导弹型号气动估算概述 下载本文

的动能弹头LEAP。四级可抛头罩在第三级与第四级分离之前被抛掉。动能弹头LEAP在与第三级分离之前,其底部由第三级前端部分所包护,因此与第三级有一部分长度重合(0.183m),重合部分外壳与约0.55m的可抛头罩构成长度约为0.733m的尖拱形头部外形,因此第四级将重合部分外壳的长度、质量均包括在内。动能弹头占有四级绝大部分质量。

MK72固体火箭助推器大致参数如下:

助推器质量:750kg;推进剂质量:507kg;助推器壳体质量:243kg;长度:1.70m(包括一二级连接处长度0.05m);

直径:0.53m;助推器工作时间:9s;秒耗量:56.33kg/s;推力:174KN;比冲:3089m/s。 MK104双推力固体火箭发动机大致参数如下:

发动机质量:550kg;推进剂质量:422kg;发动机壳体质量:128kg;长度:2.90m(其中包含尾舵部分长度0.4m);直径:0.35m;发动机工作时间:44s;?秒耗量:9.59kg/s;推力:22KN;比冲:2294m/s。

MK136三级固体火箭发动机大致参数如下:

发动机质量:100kg;推进剂质量:?70kg;发动机壳体质量:?30kg;长度:0.82m;直径:0.35m;发动机工作时间:10s+10s;秒耗量:3.5kg/s;推力:7KN;比冲:2000m/s。

全弹长度分布如下: 部位 长度(m) 长度(m) 长度(m) 长度(m) 长度(m)

%=标准3_BLOCK_I型导弹程序=% %本程序适用于标准-3BlockⅠ型导弹头罩抛离之前任何阶段(0--63s)气动特性估算。先要手动设定计算时间范围,有三种时间区间可选:(0--9s)、(9s--53s)、(53s--63s)。

%===弹身基本参数=%=弹翼几何参数===%=尾舵几何参数===%

%主体程序%

%flag12=1;%助推器没有分离时

(0-9)flag12=1,分离后(9-63)flag12=0

%flag23=1;%二级没有分离时(0-53)flag23=1,分离后(53-63)flag23=0

%flag3=0;%二级没有分离时(0-53)flag3=0,分离后(53-63)flag3=1

%一二三级法向力系数计算% %法向力系数Cnt——头部%

%法向力系数Cnyz——二三级分离前弹

四级 0.733 4.85 1.13 0.733 1.95 0.733 5.817 1.217 0.82 2.90 4.6 4.6 三级前部 0.397 三级后部 0.82 二级 2.90 一级 1.70 1.70 1.70 总长(m) 6.55 6.55 6.55 6.55 6.55 6.55 身圆柱段%

%法向力系数Cnw——二级尾部% %法向力系数Cny——二级弹翼% %法向力系数Cnd——二级尾舵% %法向力系数Cnz——助推器% %法向力系数Cnyz3——三级弹身圆柱段%

%法向力系数Cny3——三级弹翼% %全弹法向力系数%

%一二三级轴向力系数Ca计算% %摩擦阻力系数Cas0——二三级弹身% %压差阻力系数Cat0——头部% %压差阻力系数Caw0%——尾部% %压差阻力系数Cad0——底部% %摩擦阻力系数Cafy——弹翼% %波阻系数Caby——弹翼% %摩擦阻力系数Cafd——尾舵% %波阻系数Cabd——尾舵% %零升阻力系数Caz0——助推器% %摩擦阻力系数Cas03——三级弹身% %压差阻力系数Cad03——三级底部% %摩擦阻力系数Cafy3——三级弹翼% %波阻系数Caby3——三级弹翼% %全弹轴向力系数%

%全弹升力系数、全弹阻力系数%

%全弹压力中心xf计算% %压力中心xft——弹身头部% %压力中心xfyz——弹身圆柱段% %压力中心xfw——尾部% %压力中心xfy——弹翼% %压力中心xfd——尾舵% %压力中心xfz——助推器%

%压力中心xfyz3——三级弹身圆柱段% %压力中心xfy3——三级弹翼% %全弹压力中心%

%力矩系数与攻角/马赫数/时间相关,是三维数组形式%

%导弹质心xc% %得出全弹质量变化% %得出全弹质心变化% %得出实时弹长变化%

%导弹俯仰静稳定力矩系数导数mza% %导弹俯仰操纵力矩系数导数mzdeta% %导弹俯仰阻尼力矩系数导数mzwz% %滚动操纵力矩系数mxdeta% %滚动阻尼力矩系数mxwx% %导弹推力F% %转动惯量Jx% %转动惯量Jy%

三、总结

对部件空气动力学估算方法的评价

优点:方法较为清晰系统,理论上能够计算的马赫数范围宽泛;计算量小于数值计算,开展难度远远低于风洞模型吹风试验、模型自由飞试验等,因此部件计算方法并不断发展,至今仍在飞行器总体设计的理论分析和方案论证阶段广泛使用。

缺点:计算精度差,误差大,理论性在本质上不能完善,因此限制了其发展,飞行器设计的后期阶段需要通过其他手段进行校验修正。

扩展:CFD计算流体动力学

用数值方法模拟一个流场包括网格划分、选择计算方法、选择物理模型、设定边界条件、设定材料属性和对计算结果进行后处理几大部分。在使用商用 CFD软件的工作中,大约有 80%的时间是花费在网格划分上的,可以说网格划分能力的高低是决定工作效率的主要因素之一。

FLUENT 软件是目前市场上最流行的 CFD软件,在美国的市场占有率达 60%。FLUENT 在中国是得到最广泛使用的 CFD软件。难点在于高质量网格的划分,另外基于流体力学和热力学知识准确设置计算条件。

FASTRAN 所能求解的流动范围是从低马赫数直至高超声速流动的,也主要是针对航空航天问题的求解器,FASTRAN能更准确的模拟高速流动(对于超音速流动和高超音速流动,fluent收敛速度较FASTRAN慢)