针对传统方法对初值选取敏感问题,将差分进化算法(DE)应用到气动参数辨识中,取代传统极大似然方法中的牛顿迭代梯度优化方法,对高旋弹的气动参数进行全弹道辨识。文中首先对可辨识性问题进行分析。通过仿真计算,证明该方法与传统极大似然方法相比辨识结果更加稳定,并通过反算弹道的方法证明了该算法收敛速度快,全局寻优能力强,具有较高的精度,并且解决了传统方法对初值敏感问题。

由于当今导弹设计出现长径比逐渐增大的趋势,气动伺服弹性问题引起设计工作者的重视,气动伺服弹性是由于大长径比导弹表面的非定常气动力、导弹结构弹性与飞行控制系统之间的耦合带来的影响。基于此,文中对导弹气动伺服弹性问题进行介绍,考虑导弹刚体运动与弹性体运动之间的耦合作用,推导由于弹性振动带来的附加气动力和力矩,并考虑了由于弹体变形引起的推力偏心问题,利用弹性体导弹动力学模型,对弹性体导弹的气动伺服弹性进行仿真分析,并得到相关结论。

采用基于结构重叠网格数值方法对大长细比导弹从平飞状态拉起至大攻角状态的非定常流场进行数值仿真,并将仿真结果与若干固定攻角状态的静态计算结果对比分析,发现两种情况下的结果存在明显差异,静态的横向结果偏大,动态的纵向结果偏大。结果表明在导弹的工程研制中,气动设计应充分考虑‘动静结合’的设计方式,以期达到最优效果。

锥柱裙类组合体类高超声速飞行器外部存在弓形激波,拐角诱发激波/边界层干扰,气动加热较为复杂。为深入研究此类气动热变化规律,采用CFD方法研究HIFiRE-1再入大气层气动热问题。结果显示,飞行器进入稀薄流区时,需重点关注鼻锥气动加热,而拐角气动加热不明显;进入稠密大气层后,飞行器拐角出现边界层分离与再附现象,且分离泡随着空气密度增大而逐步缩小,气动加热较为突出。

在末端大攻角飞行条件下,某战术导弹法向力系数斜率降低导致法向过载不足。为解决此问题,文中开展了边条翼在导弹气动外形设计中的应用研究。通过数值仿真和风洞试验的方法,对某大展弦比弹翼布局的战术导弹在增加边条翼前后的气动特性进行了分析。结果表明,在大攻角条件下,边条翼的引入大幅提升了导弹的法向力系数斜率,从而大幅提升了其法向过载,改善了其机动性。

为探究低后坐力武器喷管对后坐力的作用效力，建立了低后坐力武器喷管仿真模型，利用ANSYS FLUENT对不同燃气压力作用下的喷管流场进行数值模拟，获得了喷管型面阻力特性和推力特性，根据推力特性仿真结果探究了喷管结构参数对推力特性的影响。研究表明:低后坐力武器喷管在火药燃气开始作用瞬间推力急剧增大;在燃气作用初期由于膛内压力较大，火药燃气在喷管尾部形成低压区产生负推力;在燃气作用中后期，喷管推力呈现幅值较小的平稳变化。

为了研究安装鸭舵机构后迫弹的稳定性及修正弹相对于迫弹的气动变化,分别建立了普通迫弹及修正弹模型,并对两种弹丸进行气动与动力学联合仿真。仿真结果表明:修正弹具有足够的稳定储备量,修正弹的升力系数、阻力系数和俯仰力矩系数均大于迫弹,修正弹的射程相比迫弹减小,横偏增加。对修正弹的修正能力进行了研究,其修远和修近的能力为1. 84%和1. 9%,修左和修右的侧偏变化量为105 m和114 m。对迫弹弹道修正技术研究有一定的参考作用。

提出了一种可适用于中小型战术导弹的伺服弹性工程试验方法,选取导弹飞行特征点进行参数处理,开展开环和闭环试验,验证导弹飞行的稳定性。将该试验方法应用于某导弹,考核了控制系统与结构、气动的耦合性能,指导了导弹的总体设计,可提升武器的总体性能。

下挂式空中发射运载火箭机箭分离后至运载火箭一级分离前火箭历经亚音速、跨音速、超音速和小、大攻角多个飞行状态,因此研究不同飞行状态下运载火箭的气动特性是实现下挂式空射成功的基础。针对下挂式空射特点设计构建了运载火箭三维模型;根据运载火箭的飞行状态将机箭分离过程划分为无动力飞行段、跨音速突破至超音速段和加速飞行段,运用CFD仿真技术研究了不同马赫数和攻角状态下火箭气动特性;为研究机身长度和平尾上反角对火箭气动特性的影响,在原设计火箭基础上增加了箭体长度+0.5m、+1.0m、+1.5m、+2.0m和水平安定面上反角-5°、-10°、-15°、-20°、-25°,结果表明,不同机身长度会与机翼产生不同的气动干扰而影响到整个火箭的升阻特性,平尾上反角基本不影响火箭的升阻特性,同时,改进后的火箭模型俯仰稳定性得到了增强。

采用基于动态嵌套网格的非定常CFD手段结合CFE方法,对高超声速导弹进气道整流罩旋抛式分离过程进行数值模拟,并对其分离安全性及对弹体的扰动特性展开分析与讨论。结果表明,当整流罩保持较大的正向俯仰姿态角时,其分离安全性更高,分离耗时更短,但整流罩对弹身的干扰更强,持续时间更久,通过合理设计整流罩的质量分布以及旋抛约束的解锁角度,可以有效调整整流罩掉落过程中的姿态变化。