一种速旋转导弹弹体结构及转速设计方法技术

本发明专利技术公开了一种速旋转导弹弹体结构及转速设计方法，包括：带楔形块的弹体结构，具体为：弹体、尾舵、楔形块；弹体为轴对称旋成体，包括头锥段及圆柱段；尾舵位于圆柱段的尾部，呈上下、左右对称分布；楔形块安装在尾舵的左侧或右侧，较厚的一端位于舵稍。采用提出的滚转转速快速计算方法确定设计外形滚转转速，包括以下步骤：1、通过强迫振荡或自由振荡数值方法确定无楔形块飞行器外形旋转动导数；2、计算安装楔形块外形静态滚转力矩；3、确定导弹最终滚转转速。该方法大大提高了转速计算效率，同时可以保证较高的预测精度，结合舵面增加楔形块的布局设计形式，可用于超声速旋转导弹滚转转速工程详细设计。速工程详细设计。速工程详细设计。

【技术实现步骤摘要】
一种速旋转导弹弹体结构及转速设计方法


[0001]本专利技术属于飞行器气动设计领域，涉及一种速旋转导弹弹体结构及转速设计方法。

技术介绍

[0002]为了保持弹体的稳定性，便于控制，并提高命中精度，小型旋转导弹在飞行过程中存在绕弹体纵轴方向持续自旋运动。传统旋转导弹转速设计通常采用预置舵偏的方法，当所需转速小且舵面滚转操纵效率较高时，预置舵偏角度通常为分的量级，装配误差会对实际转速产生很大影响，损失设计精度。同时在滚转转速工程详细设计中，目前预测转速最有效的方法是通过耦合求解CFD
‑
RBD控制方程，释放滚转方向自由度进行非定常数值模拟，该方法存在计算量大且周期长的特点，在迭代设计过程中使用评估代价巨大。

技术实现思路

[0003]本专利技术技术解决的问题是：克服现有技术的不足，提供一种速旋转导弹弹体结构及转速设计方法，旨在降低设计偏差和计算周期，为超声速旋转导弹工程详细设计提供技术支撑。
[0004]本专利技术所采用的技术方案是：
[0005]本专利技术公开了一种超声速旋转导弹弹体结构，带楔形块的弹体结构，包括：弹体、尾舵、楔形块；弹体为轴对称旋成体，包括头锥段及圆柱段；若干尾舵位于圆柱段的尾部；楔形块为楔形结构，安装在尾舵的一侧，所述楔形结构较厚的一端位于舵稍；采用滚转转速快速计算方法确定弹体转速，通过调整楔形块的数量和尺寸使弹体结构满足滚转转速要求。
[0006]在上述弹体结构中，采用滚转转速快速计算方法确定弹体转速，通过调整楔形块的数量和尺寸使弹体结构满足滚转转速要求，具体为：
[0007]步骤1、根据给定的飞行高度H和飞行马赫数Ma，采用强迫振荡或自由振荡数值方法计算未安装楔形块外形动态气动特性，获得旋转动导数
[0008]步骤2、调整楔形块数量及长度、宽度、厚度；
[0009]步骤3、计算带楔形块外形静态滚转力矩Cmx；
[0010]步骤4、计算带楔形块外形滚转转速
[0011]步骤5、将带楔形块外形滚转转速与设计转速进行比较；若两者相对偏差小于5％，则结束设计；否则，重复步骤2
‑
4。
[0012]在上述弹体结构中，所述弹体长度为1000～5000mm。
[0013]在上述弹体结构中，尾舵数量为2～8片，沿弹体柱段的尾部周向均匀分布。
[0014]在上述弹体结构中，所述尾舵的弦长X为100～500mm，展长Z为50mm～200mm，前缘半径R为1mm～20mm，前缘后掠角λ为30～70度。
[0015]在上述弹体结构中，所述楔形块的数量为1～8块，从弹体底部向前看，均安装在尾
舵的左侧或右侧。
[0016]在上述弹体结构中，所述楔形块长度L为10～200mm，宽度W为5～100mm，厚度D为1.0～10.0mm。
[0017]在上述弹体结构中，所述飞行高度H为0～50km，飞行马赫数Ma为1.5～10。
[0018]在上述弹体结构中，所述调整楔形块数量及长度、宽度、厚度具体为：如果计算所得带楔形块外形滚转转速大于设计转速，则减小楔形块数量或长度、宽度、厚度；反之则增大上楔形块数量或长度、宽度、厚度。
[0019]本专利技术公开了一种超声速旋转导弹转速设计方法，包括：
[0020]步骤S1、设计带楔形块的弹体结构，包括：弹体、尾舵、楔形块；弹体为轴对称旋成体，包括头锥段及圆柱段；若干尾舵位于圆柱段的尾部；楔形块为楔形结构，安装在尾舵的一侧，所述楔形结构较厚的一端位于舵稍；
[0021]步骤S2、根据给定的飞行高度H和飞行马赫数Ma，采用强迫振荡或自由振荡数值方法计算未安装楔形块外形动态气动特性，获得旋转动导数
[0022]步骤S3、调整楔形块数量及长度、宽度、厚度；
[0023]步骤S4、计算带楔形块外形静态滚转力矩Cmx；
[0024]步骤S5、计算带楔形块外形滚转转速
[0025]步骤S6、将带楔形块外形滚转转速与设计转速进行比较；若两者相对偏差小于5％，则结束设计；否则，重复步骤S2
‑
S5。
[0026]本专利技术与现有技术相比具有以下优点：
[0027](1)本专利技术采用安装楔形块的方法产生不对称滚转力矩，通过调整楔形块数量及长度、宽度、厚度三个维度可以精确设计滚转力矩，同时可以避免过大的装配偏差。
[0028](2)本专利技术利用公式计算直接获得滚转转速，能够在仅计算初始外形动导数及设计外形定常滚转力矩的基础上快速预测转速，设计效率大大增加的同时，预测精度与自由振荡非定常模拟方法相当。
附图说明：
[0029]图1为本专利技术气动布局外形示意图；
[0030]图2为本专利技术楔形块安装于尾舵的相对位置示意图；
[0031]图3为本专利技术尾舵尺寸示意图；
[0032]图4为本专利技术楔形块尺寸示意图。
具体实施方式
[0033]下面结合附图对本专利技术的工作原理和工作过程做进一步解释和说明。
[0034]本专利技术公开了一种超声速旋转导弹弹体结构，带楔形块的弹体结构，包括：弹体1、尾舵2、楔形块3；弹体1为轴对称旋成体，包括头锥段及圆柱段；若干尾舵2位于圆柱段的尾部；楔形块3为楔形结构，安装在尾舵2的一侧，所述楔形结构较厚的一端位于舵稍；采用滚
转转速快速计算方法确定弹体转速，通过调整楔形块3的数量和尺寸使弹体结构满足滚转转速要求。弹体长度为1000～5000mm。尾舵2数量为2～8片，沿弹体柱段的尾部周向均匀分布。尾舵2的弦长X为100～500mm，展长Z为50mm～200mm，前缘半径R为1mm～20mm，前缘后掠角λ为30～70度。楔形块的数量为1～8块，从弹体底部向前看，均安装在尾舵的左侧或右侧。楔形块3长度L为10～200mm，宽度W为5～100mm，厚度D为1.0～10.0mm。飞行高度H为0～50km，飞行马赫数Ma为1.5～10。
[0035]采用滚转转速快速计算方法确定弹体转速，通过调整楔形块3的数量和尺寸使弹体结构满足滚转转速要求，具体为：
[0036]步骤1根据给定的飞行高度H和飞行马赫数Ma，采用强迫振荡或自由振荡数值方法计算未安装楔形块外形动态气动特性，获得旋转动导数
[0037]步骤2调整楔形块数量及长度、宽度、厚度；具体为：如果计算所得带楔形块外形滚转转速大于设计转速，则减小楔形块数量或长度、宽度、厚度；反之则增大上楔形块数量或长度、宽度、厚度。
[0038]步骤3计算带楔形块外形静态滚转力矩Cmx；
[0039]步骤4计算带楔形块外形滚转转速
[0040]步骤5将带楔形块外形滚转转速与设计转速进行比较；若两者相对偏差小于5％，则结束设计；否则，重复步骤2
‑
4。
[0041]本专利技术公开了一种超声速旋转导弹转速设计方法，包括：
[0042]步骤S1、设计带楔形块的弹体结构，包括：弹体1、尾舵2、楔形块3；弹体1为轴对称旋成体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声速旋转导弹弹体结构，其特征在于，包括：弹体(1)、尾舵(2)、楔形块(3)；弹体(1)为轴对称旋成体，包括头锥段及圆柱段；若干尾舵(2)位于圆柱段的尾部；楔形块(3)为楔形结构，安装在尾舵(2)的一侧，所述楔形结构较厚的一端位于舵稍；采用滚转转速快速计算方法确定弹体转速，通过调整楔形块(3)的数量和尺寸使弹体结构满足滚转转速要求。2.根据权利要求1所述的一种超声速旋转导弹弹体结构，其特征在于：采用滚转转速快速计算方法确定弹体转速，通过调整楔形块(3)的数量和尺寸使弹体结构满足滚转转速要求，具体为：步骤(1)根据给定的飞行高度H和飞行马赫数Ma，采用强迫振荡或自由振荡数值方法计算未安装楔形块外形动态气动特性，获得旋转动导数Cmx
ωx
；步骤(2)调整楔形块数量及长度、宽度、厚度；步骤(3)计算带楔形块外形静态滚转力矩Cmx；步骤(4)计算带楔形块外形滚转转速步骤(5)将带楔形块外形滚转转速与设计转速进行比较；若两者相对偏差小于5％，则结束设计；否则，重复步骤(2)
‑
(4)。3.根据权利要求1所述的一种超声速旋转导弹弹体结构，其特征在于：所述弹体长度为1000～5000mm。4.根据权利要求1所述的一种超声速旋转导弹弹体结构，其特征在于：尾舵(2)数量为2～8片，沿弹体柱段的尾部周向均匀分布。5.根据权利要求1所述的一种超声速旋转导弹弹体结构，其特征在于：所述尾舵(2)的弦长X为100～500mm，展长Z为50mm～200mm，前缘半径R为1mm～20mm，前缘后掠角λ为30～70度。6.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓文，王利，杨云军，李国良，
申请(专利权)人：中国航天空气动力技术研究院，
类型：发明
国别省市：