基于数值虚拟飞行技术,研究自旋尾翼鸭式布局弹箭尾翼姿态变化对弹体气动特性及操控性的影响。通过耦合求解非定常流动控制方程、刚体动力学方程以及舵偏控制率,对自旋尾翼鸭式布局弹箭的俯仰机动过程以及闭环滚转控制过程进行了模拟。结果表明弹体作纵向机动,自旋尾翼处于"十"型姿态时鸭舵洗流的作用最显著,尾翼旋转运动对弹体俯仰操控能力有一定程度减弱,但对俯仰振荡收敛时间以及平衡姿态角影响较小;在滚转姿态控制过程中,采用自旋尾翼时的滚转控制力矩是采用固定尾翼的3倍以上,且全弹的俯仰气动特性基本不受影响。

为研究超声速环境下云爆式子母弹分离过程与多体间的气动干扰,通过耦合求解流动控制方程、刚体动力学方程与运动学方程,对不同分离条件下分离过程进行了数值模拟,并对多体非定常流场特性、分离方案与作动形式对子弹运动过程的影响开展了讨论。结果表明分离运动初期母弹凹腔内流场对子弹姿态影响显著,通过提高弹间分离初速或采用气囊式分离方案可以有效降低腔内流动的影响,另更早张开弹翼也可有效抑制分离过程中子弹的角运动,使子弹姿态趋于平稳,有助于提高分离安全性。

为了探索旋转弹箭发生旋进、章动等运动现象时流场的变化,根据无控旋转弹所具有的二圆运动特性,建立了适用于CFD的描述刚体多轴角运动的表达式,结合非定常N-S方法,对Basic Finner作锥形运动的绕流场进行了数值模拟。结果表明在锥形运动中,随相位变化,弹体周期性的气动力出现改变,且角运动所引起的物面附近流动变化集中在尾部流动分离区域。当合攻角增大时,物面气动载荷随弹体相位变化出现的波动现象更具复杂性。

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。