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。     

热损失对燃气蒸汽式发射动力系统内弹道计算影响

传统发射动力系统使用定能量系数修正内弹道计算模型,提高了内弹道特征值计算精度,但内弹道参数曲线计算值与测试值存在一定偏差。某型燃气蒸汽式发射动力系统发射筒内压力计算值与测试值存在一定的偏差,经分析内弹道模型中假设能量系数为常数是造成发射筒内压力计算偏差的主要因素。为了获得能量系数随时间的变化规律,通过使用热损失经典算法和试验研究相结合的方法,对发射动力系统工作过程中的热损失进行了计算研究,发射动力系统总的热损失为32 969.6 kJ,能量系数随发射动力系统工作逐渐增加。使用变能量系数修正内弹道计算模型对发射内弹道进行计算,计算结果表明变能量系数可有效提高导弹发射筒内压力的计算精度,同时经过分析燃气发生器和弯管仍具有降低热损失的潜力。     

串联双燃速固体火箭发动机一维内弹道计算

探讨了双燃速固体火箭发动机一维内弹道计算方法，并给出了混合燃气参数的处理方法，综合考虑了燃烧室热损失，喷管效率，喉部烧蚀和装药的侵蚀燃烧对内弹道性能的影响，为发动机内弹道性能计算提供了一套更实用的工具。     

燃气截止阀流通能力对燃气发生器内弹道性能影响规律研究

针对采用燃气截止阀的固体姿轨控发动机试验过程中通气能力与理论设计存在较大偏差的问题,采用数值分析和试验验证相结合的方式,对影响燃气阀流通性能的关键结构参数进行变化,研究其流通性能的影响规律。通过理论计算分析发现,整个燃气阀门的燃气流通能力不仅仅取决于喷管喉道的节流能力,燃气阀的阀芯位置行程等参数变化对燃气阀流通能力影响也较大。此外,以喷管几何喉部作为内弹道设计参数的常规方法已不再适用于这种采用燃气截止阀的发动机。提出了一种通过数值计算结果推导得出此类截止阀发动机的等效喉径的方法,以此等效喉径作为发动机工作时的物理喉径,进行内弹道预示,并以此为依据设计试验方案,通过试验方法有效验证了这种计算方法的准确性,为此类采用截止阀的发动机进行内弹道准确预估提供了理论支撑。     

多级活塞缸式燃气弹射内弹道的研究

基于计算流体力学方法,建立了多级活塞缸式燃气弹射模型,采用动态网格分层技术模拟导弹的运动,研究了活塞缸的展开过程、流场变化以及内弹道特性,并将活塞缸式弹射内弹道结果与燃气弹射和零维内弹道结果进行对比。结果表明,在弹射过程中,低压室内压强分布较为均匀,温度接近燃气总温,热环境较为恶劣;随着活塞缸逐级展开,导弹运动的加速度呈阶跃式下降,弹射共持续0.74 s左右,且整个弹射过程中导弹所受过载不超过8 g;活塞缸式弹射与零维内弹道计算结果变化趋势基本吻合;在相同初始条件下,采用燃气弹射的导弹的运动加速度和速度均大于多级活塞缸弹射,采用活塞缸弹射方式,导弹承受的过载更小,弹射过程更平稳且能有效利用空间,结构更合理。     

固体发动机内弹道计算不确定性研究

建立了固体发动机一维混合内弹道计算模型,提出了提高内弹道预估精度的工程方法.采用系统辨识法建立燃速模型、计算药柱初温分布和预估药柱真实燃面,建立了内弹道性能散布分析方法.算例应用研究表明,燃速模型参数不确定性是影响发动机内弹道计算精度的主要因素,除燃速模型参数外,对总冲变化的显著影响因子依次是燃气比热容比、推力系数因子、特征速度因子和药柱密度,对工作时间变化的显著影响因子依次是特征速度因子、药柱初温和药柱密度.     

固体火箭发动机起动瞬变过程的预示研究

本文改进了计算固体火箭发动机起动瞬变过程内弹道曲线的p(x,t)模型,而更加切合发动机的实际工作情况。控制方程是一维非定常气体动力学偏微分方程组,用隐式中心差分结合特征线法解算。计算的p-t曲线与实测结果相符较好。计算结果表明,对给定的发动机装药几何形状,侵蚀燃烧是影响初始压力峰值的主要因素,燃气与药柱的热交换对点燃诱导过程和火焰传播过程的影响很大;压力变化速率对火焰传播和燃烧室充气过程也有重要影响,应当加以考虑。本文编制的计算程序可作为精确计算起动瞬变过程内弹道曲线和研究其影响因素及其规律的手段。     

二次燃烧对燃气弹射载荷和内弹道影响数值研究

为了研究二次燃烧对燃气弹射载荷和内弹道的影响,采用有限速率/涡耗散模型模拟初容室内燃气射流与空气的二次燃烧过程,运用域动分层网格更新方法,对导弹尾罩运动区域进行更新。在与实验对比验证的基础上,数值研究了二次燃烧对初容室流场、载荷和内弹道的影响。结果表明,文中建立的数值方法是可靠的,能够有效地捕捉二次燃烧过程中出现的初始压强峰值;富燃燃气与空气发生的二次燃烧使流场温度、压力和载荷高于无二次燃烧流场,而且使导弹出筒时间提前。研究结果可为燃气射流内弹道和结构设计提供理论基础。     

含水室燃气-蒸汽弹射动力装置汽化机理研究

为了研究含水室燃气-蒸汽弹射动力装置汽化机理,根据燃气与冷却水的相互作用机制,采用均质两相流模型和重整化群湍流模型及动态分层网格技术,建立了含水室燃气-蒸汽弹射动力装置数值模型。在与实验数据对比验证的基础上,研究了含水室的燃气-蒸汽弹射装置流场结构和燃气与冷却水的汽化机理。结果表明,冷却水的汽化区域主要存在于水室和弯管内燃气与冷却水的接触面上,未参与汽化的冷却水存在"附着"现象;受内聚力的影响,下游喷水孔外冷却水的附着区域逐渐扩大;水室和二级喷管内的冷却水的变化规律与燃气压力变化密切相关。研究结果可为燃气-蒸汽弹射动力装置汽化机理研究和结构设计提供理论依据。     

三维药柱固体火箭发动机内弹道数值模拟

介绍了一种适用于工程内弹道计算的数值模拟新方法，用直接积分法计算三维药柱燃面，能得到精确的计算结果，在内弹道计算中，设燃烧产物准定常流动，使用分段解析法进行内弹道的数值模拟。对某翼柱型三维药柱发动机内弹道进行计算，取得了接近实验的结果。     

空中发射运载火箭弹道优化设计

以现有空中发射运载火箭"飞马座"(Pegasus)为研究对象,研究了空中发射运载火箭的弹道优化设计方法。在建立的空中发射运载火箭动力学模型的基础上,考虑空中发射火箭独特气动外形,设计发射全过程的飞行控制模型;给出了使用遗传算法(GA)筛选弹道优化问题全局最优初值,并交叉运用起作用集算法(ASM)与内点法对GA算法获得的初值二次寻优,从而获得空中发射火箭弹道的分级优化设计方法,另与"飞马座"空中发射运载火箭的弹道数据对比,验证了该分级优化方法相比传统弹道优化设计方法,适用的目标轨道范围广阔,发射位置灵活,能够更大程度挖掘空中发射运载火箭的运载能力。     

固体火箭发动机性能精度分析

根据固体火箭发动机内弹道计算模型，提出了内弹道计算中的独立随机变量，建立了随机变量的概率统计模型，确定了参数的分布规律，并用Ｍｏｎｔｅ—Ｃａｒｌｏ法进行了内弹道模拟计算。最后对发动机性能的均值。和标准差σ进行了分析和实验验证，得出了计算方法可行，数据可信的结论。     

高超声速飞行器起飞质量的解析估算

基于火箭助推的发射方式,推导出弹道式飞行器、高超声速助推-滑翔飞行器及高超声速助推-巡航飞行器的起飞质量与航程、燃料比冲和载荷之间的解析关系,为总体设计初期快速估算飞行器起飞质量提供了方法。基于此,比较了3种飞行器的起飞质量载荷比。结果表明,助推-巡航飞行器性能最优,助推-滑翔飞行器性能居中,弹道式飞行器的性能最差。     

变深度水下发射系统内弹道实验研究

利用变深度水下发射模拟实验装置开展了变发射深度和发射速度条件下导弹发射系统内弹道研究。建立了描述缩比模型弹在发射筒内运动规律的简化模型,并提出了基于实验结果的运动方程求解方法。通过实验结果分析获得了模型弹的运动摩擦系数和发射速度,并利用高速摄影测量结果对获得的发射速度进行了验证。建立了运动摩擦系数和发射速度的数值拟合关系。结果表明,运动摩擦系数与发射速度呈反向变化规律,并且存在影响运动摩擦系数变化速率的临界发射速度,当发射速度小于临界值时运动摩擦系数变化剧烈,发射速度临界值为18～20 m/s。     

固体发动机内弹道计算分析中的几个问题

对固体发动机内弹道进行了分析，获得了喷喉面积和燃速的变化规律及燃面到肉厚的关系，同时阐述了内弹道性能计算分析了中有关问题。     

预警卫星对导弹预警模型的仿真

通过分析研究，建立了预警卫星系统对战术弹道导弹（TBM）弹道进行预警的一种数学模型，其中包括预警卫星系统信息库的信息模型、用预警卫星探测信息确定TBM坐标的模型、确定TBM发射时刻及发射点坐标的模型、确定关机点及对应的关机点弹道参数模型、计算预警弹道及落点的模型等，同时还对信息库中信息模型的精度、计算发射点价值及发射时刻模型的精度、计算关机点时刻及参数的精度进行了分析，得出了有一定理论意义和工程应用价值的结论。     

固体火箭发动机内弹道性能仿真

确定了影响发动机内弹道性能的独立随机变量。其中,发动机肉厚与燃面的关系是根据发动机的试车数据,按照无因次肉厚概念对实测压强-时间曲线反算而获得。根据固体发动机内弹道性能预示模型,采用Monte-Cardo法进行内弹道性能的模拟计算。通过对某发动机的内弹道性能仿真,说明该计算方法可行、数据可信。     

固体火箭发动机径向泄压过程中燃速对内弹道预示的影响

用参数辨识法对某径向泄压固体火箭发动机的瞬态参数进行了辨识,得出了该发动机泄压过程的瞬态燃速公式和泄压孔流量系数。利用零维瞬态内弹道模型和辨识所得参数,对另一台发动机的径向泄压过程进行了预示,预示结果与发动机实测数据吻合良好,证明了该方法的正确性和适用性。在此基础上,分析了燃速对径向泄压过程内弹道预示的影响。结果显示,在发动机径向泄压过程中,采用瞬态燃速更能反映发动机的实际工作过程。     

导弹防御系统的弹道导弹突防

根据美国国家导弹防御系统(NMD)的防御特点，提出了弹道导弹突防的以核攻核、近距离攻击和攻击天基信息链，以及饱和式多波次攻击、电磁脉冲弹头、机动发射平台、多弹头和单弹头突防等不同的战略战术，并分析了采用的不同弹头、释放有源或无源干扰物、隐身和反探测、助推段机动，以及旋转导弹和弹头等技术。