导弹垂直发射中二次流流场计算

本文应用Ｇｏｄｕｎｏｖ方法对导弹垂直发射系统的内流场进行了数值模拟，详细描述了导弹点火后二次流的形成及其对弹体的影响，为导弹的设计和发射系统的热防护提供参考。     

战术导弹垂直发射新概念

在分析了MK-41型舰载导弹垂直发射系统的基础上，针对燃气流排导方式和箱内发射环境改善问题阐述了三种战术导弹垂直发射新概念，即同心筒式垂直发射系统及作者提出的燃气开盖式垂直发射系统和水冷式垂直发射系统，分析了各自的特点，并根据箱内流场数值计算结果论证了燃气开盖式垂直发射系统的可行性。     

舰载垂直发射系统

直到最近,西方战舰的垂直发射装置都是用来发射“北极星”和“三叉戟”洲际导弹的.但是苏军舰艇如“攻击”级反潜驱逐舰(它装备了新型导弹,看来准备替换SA—N—4舰空导弹)和“基洛夫”级核巡洋舰装上战术垂直发射系统已有多年了.在过去四年中,西方也有一些人开始主张搞垂直发射,也有若干舰艇在目前原始设计中考虑采用垂直发射系统.这包括美国新型“宙斯盾”级巡洋舰(装备Mk41发射架)和ARLEIGH BURKE级导弹驱逐舰;加拿大的“哈里法克斯”级护卫舰和英国的Duke级反潜护卫舰.本文将评述一下采用垂直发射系统的原因.     

导弹垂直发射系统排烟道燃气流的等离子体测温法研究

导弹垂直发射系统排烟道出口燃气流直接接触飞出发射箱的导弹。所以排烟道进出口温度分布，对系统设计十分重要。本文采用等离子体测温法，测得了温度分布。发现由于导弹发射位置的变化，排烟道内温度分布是很不均匀的。     

钨渗铜燃气舵的研制

钨渗铜是一种较为新颖的燃气舵材料,它是利用金属相变化时吸收大量的热量而产生冷却效应来达到材料的降温作用.此材料制造燃气舵时,先用冷等静压制备一种具有高温强度的可控孔隙度的多孔钨骨架结构,随即用熔融的铜渗透到多孔的钨骨架结构中.这种冷等静压制是一种粉末治金成型技术,装有HTPB推进剂的固体火箭助推试验发动机的地面点火试验表明,用此工艺制成的钨渗铜燃气舵,其机械加工性能远比其他材料制成的燃气舵要优越得多.目前已应用于垂直发射系统的“捕鲸叉”导弹和“阿斯洛克”反潜火箭上.     

MX导弹发射架的燃气发生器

目前,MX导弹发射架中采用了五种不同类型的固体推进剂燃气发生器。前四种均采用气动作动筒,第五种则是水冷式燃气发生器。近年来,随着对发射架要求的改变,上述两种基本类型的燃气发生器也有了明显的变化。现在,内安装的作动筒发生器已用来代替外安装的作动筒发生器。而水冷式燃气发生器则代替了热燃气弹射系统。这两种新发生器的样机业已研制出来,并作了试验。试验结果表明了新设计方案的优越性。此外,这两种新设计方案还可大幅度地降低发射架的寿命周期成本。     

导弹弹射发射动态燃气流场的数值模拟

为评估导弹尾流对制导发射车上雷达阵面的影响,对动态燃气流场进行了数值模拟.综合非结构网格弹性变形和网格再生,将被发射的导弹作为运动实体,根据发动机推力确定导弹在任意计算时刻的运动位移和速度,改变相应的流场计算边界,并由运动边界更新网格,进而计算导弹运动全过程中非定常流场.计算结果表明:制导发射车上雷达阵面的压力和温度分布变化较稳态计算降低,满足设计要求,为导弹发射系统的设计和优化提供了参考依据.     

首次发射的美陆军TACMS

一种称为TACMS的美陆军战术导弹系统于4月26日在白沙靶场进行了首次发射.该导弹由多管火箭发射系统(MLRS)的发射架发射,利用一个惯导系统,把导弹引向目标区域,此时M74两用小型炸弹从战斗部中被投放出来.     

垂直发射海狼导弹系统

通常,反导弹导弹(包括已在英国皇家海军服役的标准海狼系统)的正常作战方式是根据跟踪系统发出的指令,使发射架转至来袭目标方向后再发射导弹,这样就会产生一系列问题: 1.盲区 发射架必须作弧形旋转,其射向不应受雷达、通信天线、舰的上部结构和武器系统等物体的阻挡。由于舰上活动空间有限而大多数设备都尽量往高处安装,这样就会产生很多盲区,因此,至少要装备两个发射系统才能覆盖全部发射方向。     

高燃压中型运载火箭发射地面低高度排导技术

综合高燃压中型运载火箭高密度发射燃气流地面排导需求及烧蚀风险分析,提出基于地面双面导流装置与高位挡流墙结合的地面低高度排导技术方案。利用火箭发射燃气动力学研究总结的燃气流膨胀特性以及导流型面设计方法,解决了地面低高度排导技术涉及的地面导流装置导流型面气动设计以及尺度控制两个关键问题。地面低高度排导技术方案设计与燃气流场瞬态仿真多轮叠代,实现了燃气流排导烧蚀范围合理控制,避免了燃气流低高度排导烧蚀反溅影响箭体。地面低高度排导技术采用专利支撑的喷水冷却防护方案实现高燃压中型运载火箭发射燃气流强烧蚀环境发射系统、发射设施综合防护。基于喷流缩比试验相似性控制方法研制了1∶10比例喷流缩比试验系统,通过喷流缩比试验验证确认高燃压中型运载火箭发射燃气流能够实现地面低高度安全、顺畅排导,同时与发射台、导流装置结构融合的阵列喷水方案能够行之有效解决高燃压中型运载火箭地面低高度排导强烧蚀难题。     

喷水对车载垂直发射导弹燃气流降温效果研究

双面导流器将车载垂直发射导弹在发射过程中产生的燃气射流大部分排导到发射车尾部或两侧,但仍有部分高温燃气流冲击到发射车底盘处,对发射车轮胎及车底安装的线缆等设备造成严重的烧蚀。为实现热防护,本文提出对尾焰流场喷水降温措施,通过在发射车底盘安装喷水管,利用液态水的汽化吸热原理对燃气流降温,同时利用喷水射流的冲击作用使燃气流冲击距离减小,实现对发射车轮胎及发射装备的保护,计算结果表明降温效果明显。同时,为研究喷水流速与降温效果之间的关系,利用耦合Mixture多相流模型与组分输运模型建立液态水汽化模型,对不同喷水流速下降温过程进行数值计算,得出喷水流速与降温效果之间的变化规律以及最优化设计指标,为发射车降温装置设计提供参考。     

新型变截面同心筒发射装置及其热环境气动原理研究

为了更好地改善同心筒导弹垂直发射装置工作时导弹所面临的热环境,分析了影响筒口处燃气温度的因素和出口燃气温度降低过程中的气体动力学原理,并首次从能量守恒的角度分析了以前科研人员在降低出口燃气温度方面所做的研究工作,解释了各种降温方案的原理。还提出了一种变截面同心筒的设计方案,即将同心筒内外筒的间隙设计成收缩-扩张形状（类似于拉瓦尔喷管）,利用此变截面同心筒对气流的加速作用来提高燃气的出流速度,以达到降低高温燃气温度的目的。文中用FLUENT对设计结构进行了二维数值模拟,验证了可行性,显示出此方案可在一定程度上改善导弹工作时的热环境。     

两种不同注水方式的燃气蒸汽式发射系统内弹道性能比较

对逐渐注水冷却与集中注水冷却燃气蒸汽式发射动力系统进行了研究,着重分析不同注水方式下发射动力系统结构的差异、注水的特点及其对发射内弹道性能的影响,在此基础上开发出一套用于预估和比较不同注水方式下发射系统内弹道性能的系统化程序。计算结果显示,不同注水方式下导弹在发射筒内运动加速度、速度、位移随时间变化的规律和发射筒内工质气体状态参数随时间变化的规律,为燃气蒸汽式发射系统的设计和方案选择提供参考依据。     

遥远控制导弹高抛弹道导引规律条件下发射架跟踪规律设计

某地空导弹原来的发射架跟踪规律(高低方向)是在起控时刻导弹高低方向前置角较小的情况下进行设计的．采用高抛弹道导引规律后，导弹在起控时刻的高低方向前置角较大，原来发射架跟踪规律的设计准则已不适用．本文针对高抛弹道导引规律的特殊性进行发射架跟踪规律设计．     

垂直发射导弹系统

当前海军面临的主要问题之一是如何增加舰艇的导弹载弹量.有一个时期,人们已经认识到饱和攻击可能会挫败舰艇的防务,这一点已经在圣卡诺斯海峡南大西洋战争期间得到证实.人们也意识到除非舰艇的弹舱有足够的体积和载重能力,否则它不可能提供所需要的导弹数目,特别是对于具有重新装填能力的大体积导弹系统.目前,许多发射系统不是受导弹发射架上发射箱的数量的限制,就是受每一个系统的重新装填弹库的容量的限制.但是,那些有重新装填能力的系统也存在着以下几个主要缺点.     

美国海军最新的组合式通用发射装置——垂直发射系统

垂直发射系统MK1-0型发射装置是一种多用途的发射装置,其目的是为水面战舰提供改进的导弹发射系统.垂直发射系统能将防空导弹、反潜导弹和舰舰导弹混合在一起使用.每一枚导弹均单独地垂直存放在弹库内的钢质发射箱里,这种发射箱还可兼作贮运箱.垂直发射系统是现代海军武器系统的一个组成部分,它在火力和可靠性方面达到了前所未有的程度.美国海军现打算在1985年将垂直发射系统装到新型的“提康德罗加”级巡洋舰上,并且打算在同一年对它稍作改进后,开始装备“斯普鲁恩斯”级驱逐舰.     

美国固体火箭发动机钨钼合金燃气舵材料的研制

介绍美国马丁公司用钨钼合金作燃气舵材料的研究工作.纯钨材料燃气舵的比重大;既硬又脆;机械加工性能极差,价格昂贵.纯钼材料燃气舵却不耐烧蚀和热冲刷.而85%钨15%钼的钨钼合金燃气舵能经受3079℃高温燃气流历时40秒钟的机械负载和热负载侵蚀试验.对燃烧时间短的固体火箭发动机,60%钨40%钼的钨钼合金燃气舵已能满足其要求了.舵的前缘半径对舵面烧蚀受损率、升力特性和重量均有影响.对当前舰载垂直发射导弹系统来说,希望采用前缘半径小,重量轻,升力特性好,价格低廉的钨钼合金燃气舵.     

直升机载陶导弹进行飞行试验

《国际防务评评》1985年9月报道:以瑞典萨伯公司为主研制的直升机载陶反坦克导弹系统今年6月份已进行了飞行试验。瑞典陆军将用它装备20架 BO-105CB反坦克直升机,交付工作将于1986年12月开始,一年内结束。萨伯公司非常希望出售机载陶导弹。这种机载发射系统是将陀螺稳定的瞄准具与一对固定的双联装陶导弹发射架相连。     

箱式垂直发射系统燃气流的排导

阐述了箱式垂直发射系统燃气流合理排导的必要性。在对内导流和外导流两种燃气流排导方式进行分析比较的基础上，指出了燃气流外排导的局限性。认为燃气流内排导由于具备结构简单、空间利用率高、通用性强、安全性高等优点，适合于垂直发射燃气流的合理排导；尤其是同心筒式发射装置燃气流的排导将成为箱式眚发射系数燃气流排导的发展方向。     

固体燃气发生器动力模拟水下发射试验研究

通过模拟水下试验,对导弹发射管充水工况下的固体燃气发生器动力发射技术进行了研究。结果表明,在发射管充水工况下燃气动力发射方式可行。与干式发射相比,该发射动力装置需要的装药量大,但发射管内的温度较低,热防护问题容易解决。在此基础上总结出发射深度、弹后空间、挡流板和装药量对发射内弹道的影响规律。试验表明,弹后空间越小,导弹出管速度越大;加装挡流板,可使导弹出管速度明显提高。通过试验对发射方案进行了优选。