高旋掠飛末敏彈動力學特性及命中概率研究.pdf

1、為提升戰(zhàn)場環(huán)境下現(xiàn)有裝甲武器系統(tǒng)平臺的威力，本文探討利用平直彈道下旋轉(zhuǎn)飛行的彈丸實現(xiàn)對裝甲目標的高效毀傷。在提出沿翼展方向扭曲的尾翼并應用到掠飛末敏彈后，開展了尾翼的動力學特性、氣動特性數(shù)值仿真及實驗方法、高速旋轉(zhuǎn)尾翼彈的飛行動力學建模、穩(wěn)態(tài)掃描特性、掠飛末敏彈命中概率等內(nèi)容的研究。研究成果可為掠飛末敏彈的總體設計、氣動優(yōu)化、穩(wěn)定性分析以及末敏彈的毀傷效能分析等提供參考。
　　以帶扭曲尾翼的彈翼組合體為研究對象，簡要介紹了其工作原

2、理，運用扭曲率和平均攻角來表征扭曲尾翼的結(jié)構(gòu)特征，并建立其滾轉(zhuǎn)動力學方程，獲得了結(jié)構(gòu)尺寸對轉(zhuǎn)速的影響規(guī)律，實現(xiàn)了飛行速度與轉(zhuǎn)速的匹配;基于LS-DYNA對碰撞進行數(shù)值仿真，獲得了危險點的應力變化曲線;運用微分求積法對高階氣動彈性方程離散求解，得到了尾翼尺寸對基頻的影響規(guī)律，為避免翼面由共振引起的強度破壞提供了依據(jù)。
　　對掠飛末敏彈的氣動特性開展了數(shù)值仿真及實驗研究。數(shù)值仿真時先簡要介紹了仿真方法，針對掠飛末敏彈模型進行求解，得到

3、了扭曲尾翼彈丸的氣動參數(shù)，并對扭曲尾翼增旋減阻的機理進行深入分析，同時對馬格努斯效應進行了研究。風洞實驗時研究了不同扭曲率對彈箭氣動參數(shù)的影響規(guī)律，結(jié)果和數(shù)值仿真吻合較好，研究方法及結(jié)論對掠飛末敏彈的總體優(yōu)化設計具有指導意義。
　　充分考慮動不平衡、風等影響，建立了復雜條件下的掠飛末敏彈六自由度動力學方程并求解，得到了彈道諸元隨時間的變化規(guī)律;進一步推導了彈丸角運動方程、攻角方程并進行穩(wěn)定性分析，指出增大靜力矩、減小馬格努斯效應、

4、減小動不平衡度有利于彈丸的飛行穩(wěn)定;通過坐標變換方法建立了掃描線方程并聯(lián)立飛行動力學方程求解，得到掠飛末敏彈的掃描區(qū)域，分析了初速、射角等對穩(wěn)態(tài)掃描特性的影響。
　　充分考慮隨機因素的基礎(chǔ)上，運用蒙特卡洛打靶法獲得了彈丸和裝甲目標的隨機運動參數(shù);證明捕獲依賴區(qū)定理及空間捕獲依賴區(qū)推論，建立了掠飛末敏彈對地面、空間裝甲目標的捕獲概率模型，推導捕獲概率解析公式，得到了各因素對捕獲概率的影響規(guī)律;最后建立掠飛末敏彈對裝甲目標的命中概率模