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气动力计算设计报告报告备考复习
导弹气动力计算课程设计
设计人员:池贤彬 徐晓璐 齐凯华 杨砾谨
指导教师:安效民
设计日期:2012.2.20-2012.3.4
摘要
导弹的气动力计算是导弹总体设计中的重要组成部分,气动力分析是总体设计的基础。本文旨在运用工程估算方法与商业软件计算、分析“麻雀Ⅲ”空空导弹的气动力,主要包括升力系数、阻力系数、力矩系数、压心,在不同马赫数与攻角下的计算分析。并比较分析两种方法所得结果。
目录
引言
工程估算方法
弹翼气动计算
弹身气动计算
翼身组合体气动计算
全担气动计算
Fluent软件计算方法
绘制导弹模型
画网格
计算及结果
小结
引言
所谓飞行器的空气动力,就是指作用在飞行器各部件的空气动力的总和。当气流流经飞行器的任一部件时,由于其他部件的存在,使气流收到其他部件的干扰,其流动情况和气流流过单独的同一部件时的情况有所不同。结果使作用在该部件上的空气动力也相应的发生一定程度的改变,和单独部件相比,要形成一个空气动力增量。这样,作用在飞行器的任一部件的空气动力,都可以看成是两部分空气动力的叠加:一部分是该部件单独存在是的空气动力,另一部分是由于其他部件的干扰所形成的空气动力增量。所以,本文的工程计算方法先计算考虑了部件之间干扰作用后的弹翼、弹身、翼身组合体的气动力,再计算全弹的气动力。
随着计算机技术的发展普及,在空气动力学的研究中,使用商业软件进行空气动力的仿真计算成为一种越来越普及的方法,为导弹设计提供了充分的数据基础。所以本文使用GAMIT软件建模,配合Fluent软件进行气动力计算。
工程估算方法
“麻雀Ⅲ”的气动外形如图所示,弹体由抛物线头部,柱形弹身,弹翼,尾翼(安定面)结合而成。在对导弹整体进行气动运算之前,首先对弹体各部分进行单独的气动运算。分别包括单独弹翼,单独外漏翼,弹身的气动运算。
分别计算马赫数为 0.3、0.54、0.7、0.85、0.95、1.02、1.4、2时, 攻角为-10°~10°时, 因为导弹是升力系数、阻力系数、俯仰力矩系数和压心位置。
图1:导弹气动模型
弹翼气动计算
3、查图2-12表面摩擦系数与雷诺数Re和转捩点xzl关系曲线,查到2(Cxmc)的值
4、利用弹翼相对厚度c查找表2-13与厚度有关的摩阻修正系数图线,得到ηc的值
5、利用图2-60模组的压缩性修正系数与马赫数关系曲线查得ηM
6、利用公式2-123
计算得到型阻系数Cxxi。
7、计算λM2-1-λtanχc,查图2-84任意剖面机翼波阻力的辅助函数φ图线,得不同马赫数对应的φ。
8、将机翼近似看做菱形机翼,查与根稍比对应的菱形剖面机翼波阻力系数图,如图2-83,并计算机翼的λtanχc和λ3c,在图上查找相应的曲线得到Cxb0/λc2值,再计算得Cxb0菱。
9、将“6”计算所得Cxxi与“8”计算所得Cxb0相加,就可以得到弹翼的零升阻力系数Cx0。即:
Cx0= Cxxi+Cxb0
10、本道导弹的前翼或者尾翼均为小展弦比,对于这种弹翼
a.当M∞Mlj时,用如下经验公式计算:
Cxi=0.38Cy2λ-0.8Cy(λ-1.λcosχ0.5+4λ+4
b.当M∞1,且M2-1tanχ01时,弹翼前缘为超音速前缘,诱导阻力系数为:
Cxi=Cytanα
c.当M∞1,且M2-1tanχ01时,弹翼前缘为亚音速前缘,诱导阻力系数为:
Cxi=Cytanα-(CxTCy2).Cyα.ξ
其中CxTCy2需要查表2-85计算(CxTCy2)用的曲线得到;ξ需要查表2-86确定修正系数ξ用的曲线得到。
通过该步的计算就可以得到弹翼的诱导阻力系数Cxi。
压心位置xp
1、计算弹翼λtanχ0.5和稍根比并据此在大图2-2中选择合适的图线,查出不同马赫数对应的xcp/c。
2、将查到的值乘以c就得到了压心位置
弹身气动计算
升力系数Cy
1、根据导弹头部的形状和长细比,在大图1-1中选取合适的图线,可读出头部的升力系数斜率Cyα。
2、本导弹没有收缩型的尾部,所以仅有头部产生正的升力,将头部升力线斜率乘以攻角,就可以得到不同攻角下弹体的升力系数Cy。
压心位置xp
1、由头部的长细比查大图1-3对应的图线,可以得到单体头部与马赫数相关的压心位置xp。
2、由式3-34
(xp)sh=Cyttbxptb+CytwbxpwbCyt?L
可计算出全弹的压心位置,对于没有收缩 尾部的导弹不用考虑第二项。
阻力系数Cx
1、查询6Km出的大气参数,可以计算出对应于不同马赫数的雷诺数。
2、查图2-12表面摩擦系数与雷诺数Re和转捩点xzl关系曲线,查到Cxmc的值。
3、利用弹翼相对厚度c查找表2-13与厚度有关的
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