研究了某新型阀控式火炮制退机的流场运动规律,以台架试验为背景,通过Fluent软件进行了等效流场分析,推导得出了主流流道液压阻力系数K的取值,并以某成熟的节制杆式制退机进行验证。研究了液压阻力系数K与流液孔面积ax的关系,K值在后坐过程中处于动态变化,其值为1.39~2.05,且随流液孔面积的减小而在一定范围内逐渐增大。建立了台架工况下的动力学模型,为后续制退机的台架试验。

针对特定加工误差,利用CFD模拟方法对典型弹型的气动参数进行分析。采用六自由度外弹道模型,对质量偏心弹丸稳定性能进行了计算与分析。结果表明,质量偏心对滚转阻尼力矩和马格努斯力矩影响很大,从而使章动周期变长、攻角(章动角)衰减变慢,弹丸飞行失稳趋势明显。

运用CFD计算方法进行数值模拟,采用三维非定常N-S方程并结合重叠网格技术,计算导弹在不同马赫数,攻角和舵偏速度下的各项力和力矩的气动系数。研究发现:鸭舵偏转产生漩涡对尾翼进行干扰,这种干扰随舵偏角的增大而增大;小攻角下弹体和尾翼对导弹轴向力系数的影响很小;马赫数的增大会使鸭舵偏转对导弹法向力系数和俯仰力矩系数的影响减弱;鸭舵动态偏转计算气动力和力矩和稳态情况下计算的结果不一样,且鸭舵偏转速度越快,差异越明显。

设计了一种采用"一"字平面鸭舵的尾翼式制导炮弹气动布局,并针对其高超声速特性进行了适配的气动参数计算。炮弹头部采用阻力较小的冯卡门形母线,长度为口径d的3.5倍,弹身中段为长5d的圆柱段,尾部长3d,收缩比0.8;设计了八片尾翼的稳定结构,为减小气动热,钝化了头部鼻尖及翼前缘,分析并计算了弹翼的安装位置、面积及几何尺寸;利用牛顿理论对该制导炮弹的高超声速气动特性进行工程计算,获得升力系数、阻力系数、静稳定系数等相关气动参数。结果表明:本文设计的高超声速制导炮弹的气动布局具有良好的高超声速特性及可控性,满足设计要求。研究结果可为高超声速制导炮弹总体设计提供参考。

由于新设计的仿生海鸥无人机机翼展弦比较大,机翼的振动和变形的气动力影响明显。为此,分别采用传统CFD方法和格子玻尔兹曼流固耦合方法对平直机翼和仿生机翼进行数值模拟,结果表明采用流固耦合方法分析机翼的气动弹性优势明显。在相同的计算条件下通过气动力、流场和结构响应对比找出仿生机翼的优势和不足。

为了获得组合结构在高过载环境中的加速度响应规律,进行了气锤过载冲击实验,得到带螺栓连接组合结构不同位置的加速度响应,并使用ABAQUS有限元软件对实验动态冲击过程进行仿真研究,验证了数值仿真的可靠性。利用验证的有限元模型对高过载环境中螺栓预紧力、气锤冲击速度对组合结构不同位置加速度的影响进行仿真分析。结果表明螺栓预紧力较小时,组合结构对加速度"削弱"明显,当1#和2#位置螺栓预紧力达到10 k N和15 k N时,组合结构对加速度"削弱"作用减小并趋于稳定;初始冲击速度增加,相邻位置加速度差值增加,差值基本呈线性关系,斜率分别为0.025 66和0.013 57。以上结论为实际工程应用抗过载设计提供参考依据。

采用Fluent仿真计算了双弹丸高超声速飞行时,第1枚弹丸的飞行激波作用于第2枚弹丸产生的动力学现象,分析了激波干扰在标准大气密度和80%密度下弹丸周围气体的压强、速度、密度和温度的变化规律。仿真结果显示在干扰存在和密度ρ降低的情况下升阻比有所上升,激波阻力减小,利用弹丸自身空气动力可以达到增加散布面积的效果。

为了提高导弹的静稳定性,减小弹体所受到的空气阻力,研究针对导弹尾翼开展多目标优化设计。首先以平面与剖面组合方式,建立尾翼结构的参数化设计模型,然后选取翼展和翼顶弦长作为优化设计变量,通过流场数值模拟方法分析9组设计样本的气动特性,应用神经网络方法分别构建阻力与压力中心位置的代理模型,最后以气动阻力和压力中心位置最小为目标,进行尾翼的多目标优化设计。结果表明,当以翼展、翼根弦长、翼顶弦长和翼型厚度四组参数进行参数化设计时,尾翼翼展的增大会导致阻力增大和压心位置后移,而翼顶弦长的增大会使阻力增加而压心位置前移,经过优化设计后,最终确定压心位置为4.3 m处,此时阻力大小为37540 N。

针对攻击舰艇的反舰导弹设计了一种复合干扰火箭弹,对雷达、红外以及雷达/红外复合制导的反舰导弹进行干扰,实现舰艇的自我防御。根据战技指标要求设计了干扰弹的外形结构,仿真分析了不同结构外形对气动特性的影响,用正交试验法选出了最优的结构方案,验证了设计的干扰弹弹道满足弹道要求。

以锚绞机液压系统为研究对象,利用AMESim软件进行故障仿真分析,建立故障物理模型;应用可靠性仿真和优化设计等方法,进行液压系统稳定性优化建模,给出优化设计方案。考虑到液压响应非线性强,为提高优化计算效率和收敛性,采用试验设计和径向基函数相结合的响应面模型拟合方法。结果表明:相对于原方案,液压系统优化方案的可靠性、稳定性得到大幅度提升。系统的稳定性从68%提高到89%,可靠性从0.143和0.414提高到0.81以上。