5。2  计算内容 21

 6  后处理及结果分析 22

     6。1  流场分析 22

     6。2  气动特性 28

 结论 32

 致谢 33

 参考文献 34

1  引言

1。1  课题背景

《前缘断齿型舵面对鸭式布局火箭弹滚转控制气动特性研究》是属于弹箭空气动力学理论中的气动力特性研究领域[13]。

近年，弹箭技术伴随着科技的不断突破而快速地发展。其中，鸭式布局作为一型较为优秀的布局方式被众多武器项目所采用。鸭式布局，即将鸭翼配置在弹翼的前面[13]。这种布局方式拥有相当多且良好的气动性能：弹的质心到鸭翼的距离远，力臂相对较长，给鸭舵的控制能力上带来了明显的提升；用较小的铰链力矩即可轻松操纵鸭舵；响应能力方面也较良好；当速度在音速附近时，飞行中出现静稳定性太大的问题得到了较好的改善。但鸭式布局也难以避免地存在部分严重的问题，其中之一便是利用鸭翼做差动来控制全弹进行滚转时出现的反效问题，其原因是由于鸭翼差动时其后缘拖出的涡对尾翼周围的气流存在干扰，使尾翼处出现了不对称的洗流场，导致了一个与预定控制力矩方向相背的诱导力矩的产生，该力矩在很大程度上影响了滚转控制效果[17]，削弱或者有可能彻底抵消掉控制力矩，鸭翼的控制能力将失去。论文网

由于鸭式布局优秀的气动性能以及一些独有的特点，越来越多的导弹武器、火箭弹武器都选取了这一布局方式，故而研究这种布局方式所出现的控制反效问题便成了各国专家、学者争相进行的课题。解决这一问题意味着有可能将鸭式布局的性能发挥到极致。

1。2  国内外发展情况

1。3  研究内容

本文拟探究前缘断齿型舵面对使用了鸭式布局的火箭弹进行横滚控制的过程中的气动特性产生的影响。前缘断齿型舵面，即在弹鸭翼的前缘区域进行开槽处理。通过分别建立10°差动角情况下的鸭舵前缘开槽式和鸭舵正常式火箭弹模型，并完成其外部流场的创建与网格划分的工作，最后对其在不同情况下的流场进行数值仿真，并且积分获得相关的气动数据，利用创建剖面来获取其关键部位的相关云图。通过提取出的典型气动数据，如滚转力矩系数、升力系数、阻力系数等，拟合出各力和力矩对应的系数随着马赫数、攻角的变化曲线，并结合相应的压力、密度、速度云图，对照鸭舵正常式火箭弹的数据，分析出当该型火箭弹前缘开槽的情况下，对进行横滚过程中速度接近音速时出现的反效情况所产生的影响，得出结论。

1。4  研究方法

本课题是属于空气动力学的范畴。空气动力学，主要探索的是物体和空气进行相对运动过程中，空气流动存在的规律以及相关力和力矩所存在的变化规律[3]。目前，用于研究这一方面问题的手段主要有：理论分析、实验研究等。理论分析旨在利用相关概念、定律、数学工具针对研究内容关注的重心进行适当简化，将其转化为单纯的数学问题并进行求解。而利用计算机结合理论进行高效的、高精度的数值仿真则又是一大热门，通过优良的算法结合适当简化后的模型，辅助计算能力强大的电脑，能够非常好的模拟出相应的流场。相比之下，单纯利用那些较为枯燥的数学公式，一步步的解算则显得太过繁琐与缓慢，也更易出现差错。对于另一种研究方式，实验研究主要依靠各型风洞和自动化程度很高的精密测量设备，进行贴近真实情景的吹风试验，从而得出其相关的飞行数据，分析出其中存在的规律。在研究过程中，将实验和理论结合的方式不失为一种互补的选择，通过理论将飞行过程中占主要影响的因素保留，暂时舍去一些次要因素，可以使得问题在很大程度上得到简化，通过实验分析出结果后再重新考量次要因素带来的影响，进行适当修正即可。而本文拟利用计算机强大的模型创建以及运算功能来完成全部的研究工作，对适当简化后的流场进行精度较高的数值模拟来分析相关问题。