弹丸空气动力学部分- 8弹体的空气动力特征计算
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课程设计(论文)评语及成绩评定综合课程设计(B2)任务书一、设计题目:100mm加农炮杀伤爆破弹空气动力特性分析和弹道计算二、已知条件: 1 结构尺寸(见附图)2 弹丸直径D=100 ㎜3 弹丸初速v0= 900 m/s;弹丸总长度L=560 ㎜4 弹丸射角045θ=︒5 弹丸质量m =15.6 ㎏6 弹丸转动惯量比J y/J x=2.0354㎏㎡/0.2152㎏㎡=9.467 火炮缠度η=32(d)8 引信为海-时1引信,其外露长度为129 ㎜,质量为0.641㎏旋入弹体深度为29㎜,小端直径为8㎜;9 弹丸质心位置(距弹底)X=172 ㎜10弹体材料D60三、设计要求: 1 用AUTOCAD绘制弹体零件图和半备弹丸图2 对弹丸结构进行空气动力特性分析3 利用所学方法进行弹丸空气动力参数计算4 根据弹丸空气动力参数进行弹道计算5 进行弹道飞行稳定性计算6 总结分析计算结果7 撰写课程设计说明书前言本次课程设计主要是对100mm加农炮杀伤爆破弹的空气动力特性分析和弹道的计算。
是以《弹道学》和《空气动力学》为基础的综合课程设计。
是在学习课程之后对我们的知识的加深理解和检验。
《弹道学》是一门研究弹丸从发射到终点运动规律及其发生的现象的学科,全弹道可以分为:起始弹道、内弹道、中间弹道、外弹道和终点弹道。
内弹道是研究火药气体对弹丸作用的学科即是弹丸膛内运动规律;外弹道是研究空气对弹丸作用及其有关问题的学科。
都是为了达到远程压制、精确打击和大威力的目的。
《空气动力学》是研究物体和在空气之间有相对运动时,即物体在空气中运动或物体不动而空气流过物体时,空气的运动规律及作用力(空气内部的和空气对物体对空气的)所服从的规律。
可归纳为:弹丸飞行时,周围空气的相对运动规律;空气与弹丸相互作用下的力和力矩组;寻求改善作用弹丸上的空气动力,提高飞行稳定性。
空气动力学导源于流体力学,流体力学是物理学的一个分支,主要研究流体中的作用力及其运动规律。
战术导弹的气动工程估算一、气动工程估算概述当飞行器以一定的速度在大气中运动时,外表面各部分都会受到空气动力的作用,这些空气动力的总和就是飞行器总的空气动力。
空气动力的大小取决于飞行器外形结构、飞行速度、飞行姿态以及环境大气条件。
空气动力的作用对飞行器射程、飞行稳定性,以及散布特性产生重大的影响,因此,在设计过程中必须充分考虑作用在飞行器上的空气动力。
飞行器气动计算是飞行器设计中很重要的工作之一,为后面各部分的设计提供重要的数据支持,是飞行器设计得以顺利进行的重要保障。
在中小型战术导弹设计的初始阶段,最重要的空气动力特性参数有三个:阻力系数、升力系数、压力中心系数。
精确的空气动力数据必须由风洞实验测得,但在飞行器设计初始阶段,具体参数还没有完全确定,无法进行风洞实验,在总体结构参数基本确定的情况下,利用各种理论计算、经验公式以及实验曲线或数表等工程估算方法,可以较快速地得到导弹的空气动力和操作稳定特性,因此工程估算方法广泛应用于导弹初步设计阶段。
本节课讲述的工程估算方法的理论依据是飞行器部件空气动力学,飞行器部件空气动力学于20世纪50年代随着无人飞行器(主要是各种战术武器)的研究而广泛应用。
国内比较有影响的著作:肖业伦等人翻译、国防工业出版社1964年出版的前苏联人A.A.列别捷夫和契尔诺波洛夫金编著的《无人驾驶飞行器的飞行动力学》,而其中的部分方法和数据是基于美国人当时公开出版的理论和实验著作。
国内相当多的文献和著作参考了该书内容。
工程估算方法的基本思想为将飞行器分解成各个部件,如弹身、弹翼、尾翼等,而弹身又分为弹头、中间圆柱段、尾部等,分别计算各个部件的气动数据,再考虑各个部件间的相互影响,最后得到所要求的气动数据。
二、基于部件空气动力学的气动工程估算2.1明确弹体径向配置、气动布局、获取弹体基本参数;气动计算中常用的基本参数:弹体最大直径;弹体圆柱部直径;弹底截面直径;头部圆锥半角;弹体长度;弹体头部长度;弹体圆柱部长度;弹体尾部长度;翼梢弦长;翼根弦长;尾翼展长;尾翼翼型最大厚度;前缘后掠角;后缘后掠角;尾翼翼型最大厚度位置;气动计算中常用的导出参数:全弹长细比;头部长细比;圆柱部长细比;尾部长细比;弹体横截面积;弹体侧表面面积;尾翼展弦比;对尾翼平面投影面积;尾翼平均几何弦长;根梢比;翼型相对厚度;平均空气动力弦;与升力面相关的常用概念:前缘:尾翼最靠前的边缘;后缘:尾翼最靠后的边缘;侧缘:平行于对称轴的边缘;翼根:尾翼上靠近弹体的部位;翼稍:尾翼上远离弹体的部位;翼展:尾翼的两侧缘之间的距离2.2采用工程估算方法计算导弹的气动参数首先整理所需的估算方法,编写程序计算导弹各项气动系数,其中有大量数据需要查阅图表,具体做法为先将图表中数据数字化,生成不同维数的插值表,然后进行插值计算。
综合课程设计(B2)任务书一、设计题目:59式130mm杀爆弹空气动力特性分析和弹道计算二、已知条件: 1 结构尺寸(见附图)2 弹丸直径D=130mm3 弹丸初速v0 = 930m/s;弹丸总长度615=L mm4 弹丸射角045θ=︒5 弹丸质量m =33.4 kg6 弹丸转动惯量比J y/J x=0.00093kg2m/0.00008kg2m=11.67 火炮缠度η=29.5(d)8引信为DRL07A,外露长度58mm,质量045kg, 旋入弹体深度29mm, 小端直径为8mm;9 弹丸质心位置(距弹底)X=234.6mm;10弹体材料D60三、设计要求: 1 用AUTOCAD绘制弹体零件图和半备弹丸图2 对弹丸结构进行空气动力特性分析3 利用所学方法进行弹丸空气动力参数计算4 根据弹丸空气动力参数进行弹道计算5 进行弹道飞行稳定性计算6 总结分析计算结果7 撰写课程设计说明书学生签名:日期:年月日课程设计(论文)评语及成绩评定指导教师评语:评分_______ 指导教师(签字)_______________ ________年____月____日课程设计(论文)及答辩评分:1.学生工作态度和平时表现(共20分)__________;2.论文格式规范、语言流畅(共20分)__________;3.数据完整、分析论述充分合理,结论正确(共20分)__________;4.答辩表述能力(共20分)__________;5.基本概念及回答问题情况(共20分)_________。
课程设计总成绩______ 答辩组成员(签字)_______________ _____年___月__日目录1 绘制弹体零件图和半备弹丸图 (1)2 弹丸结构空气动力特性分析 (2)2.1旋成体的几何参数及外形 (2)2.2作用于弹丸的空气动力和力矩 (3)2.2.1作用于弹丸的空气动力及空气动力的分析 (3)2.2.2作用于弹丸的空气动力矩及其分析 (4)3 弹丸空气动力参数计算 (5)3.1摩擦阻力系数的计算 (5)3.1.1雷诺数的计算 (5)3.1.2Ss/S的计算 (5)3.1.3计算马赫数(Ma) (6)3.1.4旋转弹丸的摩阻系数的计算 (6)3.2涡阻系数的计算 (6)3.2.1涡阻系数的计算 (7)3.3波阻系数的计算 (7)3.3.1弹头部波阻系数的计算 (7)3.3.2弹尾部波阻系数的计算 (7)3.3.3波阻系数的计算 (7)3.4阻力系数的计算 (8)3.5各阻力所占百分数的计算 (8)3.6弹形系数及弹道系数的计算 (8)3.6.1计算弹形系数 (8)3.6.2计算弹道系数 (9)4弹道诸元的计算 (10)5飞行稳定性的计算 (12)5.1陀螺稳定性的计算 (12)5.1.1翻转力矩特征数Kmzo的计算 (13)5.1.2阻质心矩的计算 (13)5.2追随稳定性的计算 (14)5.2.1对H(ys)的计算 (14)5.2.2 vs的计算 (15)5.2.3Kmz(Ms)的计算 (16)6计算结果分析 (17)6.1弹丸空气动力参数计算结果分析 (17)6.1.1摩阻系数分析 (17)6.1.2涡阻系数分析 (17)6.1.3波阻系数分析 (17)6.2弹道计算结果分析 (17)6.2.1弹形系数分析 (17)6.2.2弹道系数分析 (18)6.2.3空气弹道分析 (18)6.3弹丸飞行稳定性计算结果分析 (18)7结束语 (19)8参考文献 (20)附图1附图21 绘制弹体零件图和半备弹丸图1.据任务书所提供的弹体结构简图和尺寸,运用AutoCAD绘制130mm的杀爆弹弹体零件图和半备弹丸图(附图1,附图2),标出相关尺寸,以便于识图和计算。
弹药设计中的计算流体力学应用在现代军事技术的发展进程中,弹药设计一直是至关重要的领域。
随着科学技术的不断进步,计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,简称 CFD)作为一种强大的工具,在弹药设计中发挥着越来越重要的作用。
计算流体力学是通过数值计算和图像显示的方法,对包含有流体流动和热传递等相关物理现象的系统所做的分析。
在弹药设计中,它可以帮助我们更好地理解弹药在飞行过程中的流体动力学特性,从而优化设计,提高其性能和可靠性。
首先,CFD 在弹药的外形设计方面有着重要的应用。
弹药在空气中飞行时,其外形会直接影响到空气阻力的大小。
通过 CFD 模拟,可以对不同外形的弹药进行空气动力学分析,评估其阻力系数、升力系数等关键参数。
例如,对于炮弹或导弹,通过优化头部形状、弹身的细长比以及尾部的形状,可以有效地减小阻力,提高飞行速度和射程。
其次,CFD 在弹药的燃烧和推进过程研究中也不可或缺。
在火箭发动机内部,燃料的燃烧和推进剂的流动是一个复杂的过程。
CFD 可以模拟燃烧室内的气流流动、燃料的混合和燃烧过程,帮助设计人员优化燃烧室内的结构和燃料喷射方式,提高燃烧效率和推力输出。
这对于提高弹药的动力性能和射程具有重要意义。
再者,CFD 对于弹药的稳定性和飞行姿态控制的研究也提供了有力支持。
弹药在飞行过程中需要保持稳定的姿态,否则可能会偏离预定轨迹,影响打击精度。
通过 CFD 分析,可以了解弹药周围的气流分布情况,预测其在不同飞行条件下的受力和力矩,从而为设计稳定装置和控制机构提供依据。
另外,CFD 在弹药的热防护设计中也发挥着关键作用。
当弹药高速飞行时,与空气的摩擦会产生大量的热量,导致弹体表面温度急剧升高。
如果不进行有效的热防护,可能会影响弹药内部的结构和部件性能,甚至引发爆炸等危险情况。
利用 CFD 可以模拟弹体表面的热流分布,帮助设计合理的热防护结构和材料,确保弹药在高温环境下的安全运行。
摘要本次课程设计主要是对130mm杀伤爆破弹的空气动力特性分析和弹道的计算。
是以《弹道学》为基础的课程设计。
是在学习课程之后对我们的知识的加深理解和检验。
空气动力学是航天航空重要的基础学科之一,是飞行器设计的先行官,是航天航空领域的重要专业之一。
它在学术研究内容是流体力学的一个分支,但是在航天航空的作用流体力学本身。
著名的空气动力学家吴镇远在他的1981年的学术论文说到,19世纪末开始预测作用在运动物体上的空气作用力和力矩将成为空气动力学的研究主题。
弹丸空气动力学与外弹道学的关系极为密切,外弹道学是讨论弹丸在空中飞行运动规律及其相关问题的科学。
外弹道学研究对象中所谓“弹丸在空中的运动”是指弹丸质心运动——旋转和摆动;所谓“相关问题”是指弹丸在空中运动时所形成的空气动力、弹丸飞行稳定性理论和外弹道学的重要应用。
主要任务:“130mm杀爆弹空气动力特性分析和弹道计算” 就是应用《外弹道学》相关的弹道表的相关知识,结合弹丸结构参数分析空气动力特性、计算迎角为零时的空气动力,以及空气中的弹道计算和飞行稳定性计算。
关键词:弹丸结构;空气动力;弹道计算目录前言 01 绘制弹体零件图和半备弹丸图 (1)2 弹丸结构空气动力特性分析 (2)旋成体的几何参数及外形 (2)作用于弹丸的空气动力和力矩 (3)作用于弹丸的空气动力及空气动力的分析 (3)作用于弹丸的空气动力矩及其分析 (4)3 弹丸空气动力参数计算 (5)摩擦阻力系数的计算 (5)雷诺数的计算 (5)3.1.2 S f/S的计算 (5)计算马赫数(Ma) (5)旋转弹丸的摩阻系数的计算 (6)涡阻系数的计算 (6)涡阻系数的计算 (6)波阻系数的计算 (7)弹头部波阻系数的计算 (7)弹尾部波阻系数的计算 (7)波阻系数的计算 (7)阻力系数的计算 (8)各阻力所占百分数的计算 (8)弹形系数及弹道系数的计算 (8)计算弹形系数 (8)计算弹道系数 (8)4弹道诸元的计算 (9)5飞行稳定性的计算 (11)陀螺稳定性的计算 (11)翻转力矩特征数Kmzo的计算 (12)阻质心矩的计算 (12)追随稳定性的计算 (13)对H(ys)的计算 (13)5.2.2 vs的计算 (13)Kmz(Ms)的计算 (15)6计算结果分析 (16)弹丸空气动力参数计算结果分析 (16)摩阻系数分析 (16)涡阻系数分析 (16)波阻系数分析 (16)弹道计算结果分析 (17)弹形系数分析 (17)弹道系数分析 (17)空气弹道分析 (17)弹丸飞行稳定性计算结果分析 (17)7总结 (19)参考文献 (20)附图一:弹体半剖 (21)附图二:三维弹体图 (21)前言弹道学是研究各种弹丸或其他发射体从发射开始到终点的运动规律及伴随发生的有关现象的学科。