[發明專利]一種速旋轉導彈彈體結構及轉速設計方法

在審

• 申請號: 202211599138.9
• 申請日: 2022-12-12
• 公開（公告）號: CN116204973A
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 劉曉文;王利;楊云軍;李國良
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

本發明公開了一種速旋轉導彈彈體結構及轉速設計方法，包括：帶楔形塊的彈體結構，具體為：彈體、尾舵、楔形塊；彈體為軸對稱旋成體，包括頭錐段及圓柱段；尾舵位于圓柱段的尾部，呈上下、左右對稱分布；楔形塊安裝在尾舵的左側或右側，較厚的一端位于舵稍。采用提出的滾轉轉速快速計算方法確定設計外形滾轉轉速，包括以下步驟：1、通過強迫振蕩或自由振蕩數值方法確定無楔形塊飛行器外形旋轉動導數；2、計算安裝楔形塊外形靜態滾轉力矩；3、確定導彈最終滾轉轉速。該方法大大提高了轉速計算效率，同時可以保證較高的預測精度，結合舵面增加楔形塊的布局設計形式，可用于超聲速旋轉導彈滾轉轉速工程詳細設計。

技術領域

本發明屬于飛行器氣動設計領域，涉及一種速旋轉導彈彈體結構及轉速設計方法。

背景技術

為了保持彈體的穩定性，便于控制，并提高命中精度，小型旋轉導彈在飛行過程中存在繞彈體縱軸方向持續自旋運動。傳統旋轉導彈轉速設計通常采用預置舵偏的方法，當所需轉速小且舵面滾轉操縱效率較高時，預置舵偏角度通常為分的量級，裝配誤差會對實際轉速產生很大影響，損失設計精度。同時在滾轉轉速工程詳細設計中，目前預測轉速最有效的方法是通過耦合求解CFD-RBD控制方程，釋放滾轉方向自由度進行非定常數值模擬，該方法存在計算量大且周期長的特點，在迭代設計過程中使用評估代價巨大。

發明內容

本發明技術解決的問題是：克服現有技術的不足，提供一種速旋轉導彈彈體結構及轉速設計方法，旨在降低設計偏差和計算周期，為超聲速旋轉導彈工程詳細設計提供技術支撐。

本發明所采用的技術方案是：

本發明公開了一種超聲速旋轉導彈彈體結構，帶楔形塊的彈體結構，包括：彈體、尾舵、楔形塊；彈體為軸對稱旋成體，包括頭錐段及圓柱段；若干尾舵位于圓柱段的尾部；楔形塊為楔形結構，安裝在尾舵的一側，所述楔形結構較厚的一端位于舵稍；采用滾轉轉速快速計算方法確定彈體轉速，通過調整楔形塊的數量和尺寸使彈體結構滿足滾轉轉速要求。

在上述彈體結構中，采用滾轉轉速快速計算方法確定彈體轉速，通過調整楔形塊的數量和尺寸使彈體結構滿足滾轉轉速要求，具體為：

步驟1、根據給定的飛行高度H和飛行馬赫數Ma，采用強迫振蕩或自由振蕩數值方法計算未安裝楔形塊外形動態氣動特性，獲得旋轉動導數

步驟2、調整楔形塊數量及長度、寬度、厚度；

步驟3、計算帶楔形塊外形靜態滾轉力矩Cmx；

步驟4、計算帶楔形塊外形滾轉轉速

步驟5、將帶楔形塊外形滾轉轉速與設計轉速進行比較；若兩者相對偏差小于5％，則結束設計；否則，重復步驟2-4。

在上述彈體結構中，所述彈體長度為1000～5000mm。

在上述彈體結構中，尾舵數量為2～8片，沿彈體柱段的尾部周向均勻分布。

在上述彈體結構中，所述尾舵的弦長X為100～500mm，展長Z為50mm～200mm，前緣半徑R為1mm～20mm，前緣后掠角λ為30～70度。

在上述彈體結構中，所述楔形塊的數量為1～8塊，從彈體底部向前看，均安裝在尾舵的左側或右側。

在上述彈體結構中，所述楔形塊長度L為10～200mm，寬度W為5～100mm，厚度D為1.0～10.0mm。

在上述彈體結構中，所述飛行高度H為0～50km，飛行馬赫數Ma為1.5～10。

在上述彈體結構中，所述調整楔形塊數量及長度、寬度、厚度具體為：如果計算所得帶楔形塊外形滾轉轉速大于設計轉速，則減小楔形塊數量或長度、寬度、厚度；反之則增大上楔形塊數量或長度、寬度、厚度。

本發明公開了一種超聲速旋轉導彈轉速設計方法，包括：