远程弹滚转特性的实验研究
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摘要
本文讨论了鸭式布局远程弹滚转力矩特性，分析了鸭舵的下洗影响作用，鸭舵偏转在尾翼附近诱导一个非对称下洗流场，尾翼上产生反滚力矩。通过风洞实验得到了跨、超音速下六种组合模型的气动力数据，由实验结果分析了远程弹滚转特性随马赫数和攻角的变化规律，以及不同鸭式气动布局对滚转特性的影响，此外还分析了远程弹的滚转阻尼特性。结果表明，对于常规鸭式布局远程弹，当鸭舵做副翼偏转进行滚转控制时，在远程弹上产生数值很大的反向诱导滚转力矩，使鸭舵难以进行滚转控制，小展弦比鸭舵、小后掠角鸭舵和鸭舵纵向位置后移时，减小了作用在尾翼上的反向滚转力矩，甚至完全消除副翼反效现象。通过改变气动布局设计，提高了鸭式远程弹的滚转控制效率，使鸭舵能对远程弹进行滚转控制，从而为远程弹气动布局设计提供了帮助。
In this thesis, the rolling moment characteristics of long range canard missiles are studied,and the influence of downwash of canard is analyzed. As a result of canard fin deflections an asymmetric downwash flow field near the tail fins is induced,producing a so called reversed rolling moment.Wind tunnel investigation is conducted on six different canard configuration models over range of Mach from 0.8 to 2.5.The experiment data analyzes the regulation of rolling characteristics with Mach number and angle of attack,and the effect of rolling characteristics for different configurations is discussed.The rolling damping characteristics are also studied.The results indicate that canards are ineffective as rolling control devices for normal canard missiles,because noticeable reverse rolling moments are induced when the canard have rolling command deflection. With canard of small aspect ratio,small sweep angle and different dimensional postions,the reversed induced rolling moments could be reduced,even the phenomenon of anti-effect has disappeared completely. Wind tunnel experiments show that some new configutiongs improve the rolling control efflciency,allowing the canard to execute the rolling control.So,it is helpful for aerodynamic configuration design of long range missiles.
In this thesis, the rolling moment characteristics of long range canard missiles are studied,and the influence of downwash of canard is analyzed. As a result of canard fin deflections an asymmetric downwash flow field near the tail fins is induced,producing a so called reversed rolling moment.Wind tunnel investigation is conducted on six different canard configuration models over range of Mach from 0.8 to 2.5.The experiment data analyzes the regulation of rolling characteristics with Mach number and angle of attack,and the effect of rolling characteristics for different configurations is discussed.The rolling damping characteristics are also studied.The results indicate that canards are ineffective as rolling control devices for normal canard missiles,because noticeable reverse rolling moments are induced when the canard have rolling command deflection. With canard of small aspect ratio,small sweep angle and different dimensional postions,the reversed induced rolling moments could be reduced,even the phenomenon of anti-effect has disappeared completely. Wind tunnel experiments show that some new configutiongs improve the rolling control efflciency,allowing the canard to execute the rolling control.So,it is helpful for aerodynamic configuration design of long range missiles.
引文
1 纪楚群．导弹空气动力学．北京：宇航出版社，1996
2 百文林，温炳恒．有翼导弹总体设计原理．西安：西北工业大学出版社，1992
3 余超志．导弹概论．北京：国防工业出版社，1981
4 恽起麟．实验空气动力学．北京：国防工业出版社，1991
5 文仲辉．导弹系统分析与设计．北京：北京理工大学出版社，1989
6 恽起麟．风洞实验．北京：国防工业出版社，2000
7 S．S．秦．导弹外形设计．北京：国防工业出版社，1965
8 编写组．弹箭空气动力特性分析与计算．北京：国防工业出版社，1979
9 沈仲书，刘亚飞．弹丸空气动力学．北京：国防工业出版社，1984
10 Lamar M. Auman. Aerodynamic Characteristics of a Canard-Controlled Missile with a Free-Spining Tail. AL 35898-5252
11 Burt, J. R.The effectiveness of canards for roll control [R].AD/A 037077,1976
12 Blair, A.B. Jr. Supersonic aerodynamic characteristics of a maneuvering canard-controlled missile with fixed and free-rolling tail fins. SAE Technical Paper Series, 901993,1990,8
13 Regan, F.J., Holmes, J.E. Static Wing Tunnel Tests of the M823 Research Store with Fixed and Freely Spinning Tails", NOLTR 65-14,1967
14 Blair, A.B. Jr. Romote control canard missile with a free-rolling tail brake torque system. Journal of spacecraft and rockets, V18, n6, Nov-Dec, 1981, P 550-555
15 Blair, A.B. Jr. Wind tunnel investigation at supersonic speeds of a controlled canard missile with fixed and free-rolling tail fins. NASA 78-32067,1978
16 Blair, A.B. Jr. Wind tunnel investigation at supersonic speeds of a remote-controlled canard missile with a free-rolling tail brake torque system. NASA TP 2401, March 1985
17 Daring, J.A. Eliminatiion of the Induced Roll of a Canard Controlled Configuration by the Use of a Freely Spinning Tails. NOLTR 72-197, Augus, 1972
18 Dahlke, C.W. Aerodynamics of wrap-around fins, A surey of the literature. U.S. Army Missiles Command, Technical report RD-TR-71-7, March, 1971
19 Dahlke, C.W. Aerodynamics of wrap-around fins at mach numbers of 0.3 to 3.0. U.S. Army Missile Command, Technical report RD-TR-77-4, Octorber 1976
20 Burt, J.R. An experimental investigation of the aerodynamic characteristics of several nose-mounted canard configurations at transonic mach numbers [R].AD/A 006484,1974
21 Burt, J.R. An experimental investigation of the aerodynamic characteristics of several nose-mounted canard configurations at supersonic mach numbers (1.5through4.5).U.S. Army Missile Command Technical Report RD-77-5,October 1976
22 Burt, J.R. An experimental investigation of the aerodynamic characteristics of several nose-mounted canard configurations at supersonic mach numbers. U.S. Army Missile Command Technical Report RD-75-17, Januan 1975
23 吴甲生，雷娟棉．制导兵器气动布局发展趋势及有关气动技术[J]．北京理工大学学报，2003(6)：665—670
24 曾广存，丁庆国，秦伊贤，袁幼新．鸭式布局导弹滚动气动控制方案及力矩分析．北京空气动力研究所．1988(3)：376—381
25 雷娟棉，居贤铭，吴甲生．自旋尾翼鸭式布局导弹的滚转特性．北京理工大学学报．2004(3)：657—659
26 牛东兵．战术导弹横滚稳定性的气动外形设计．航空兵器．1998(5)：17—21
27 曾广存，丁庆国，秦伊贤．鸭式布局导弹滚动气动方案研究．北京空气动力研究所．1984
28 曾广存，丁庆国，秦伊贤．T型翼片组合尾翼导弹气动特性研究．北京空气动力研究所．1989
29 郑贤芬，刘昶，史志伟．“T”型尾翼飞机的深失速特性研究．飞行力学．1996(3)：39—43
30 杨秋澄，亢清珍．超音速旋转弹翼式“X—X”型导弹弹翼部分的诱导滚转力矩．
31 吕志咏，蔡为民，马玉明．鸭翼双三角翼流态及气动力特性研究．空气动力学学报．1994(3)：344—349
32 马宝峰，刘沛清，邓学蓥．近距耦合鸭式布局气动研究进展．空气动力学学报．2003(3)：320—329
33 郭耀滨．近距鸭式布局干扰气动力实验研究．航空学报．1990(12)：B529—B533
34 郑书娥．空空导弹斜吹力矩补偿问题的研究．航空兵器．2002(6)：8—11
35 张彬乾，B．Laschka．前掠翼鸭式布局中鸭舵的气动特性．西北工业大学学报．1990(3)：327—333
36 王焕瑾，高正．自动旋翼的气动优势和稳定转速．航空学报．200(14)：337—339
37 王晋军，赵霞，王双峰，展京霞．鸭翼—前掠翼气动布局纵向气动布局气动特性实验研究．空气动力学学报．2004(2)：237—344
38 张彬乾，杨永年．鸭式布局漩涡干扰特性研究．西北工业大学学报．1991(4)：433—436
39 郑遂．鸭式布局先进战斗机研究进展．国防科研报告 GF-87282．1995
40 张彬乾，杨永年．鸭式布局大迎角漩涡特性研究[R]．国防科研报告 GF-80881．1990．9
41 刘伟，牟斌．高超声速滚转阻尼导数数值模拟．弹箭与制导学报．2006(2)：27—29
42 曾广存．超声速奇异摄动二次理论．北京空气动力研究所．1983，7
43 陈南茜．十字翼导弹有滚转的翼面流动特性．现代防御技术．1996(3)：29—34
44 余祖铸．导弹滚转稳定的分析．上海航空．1998(5)：14—18
45 曾广存，丁庆国，秦伊贤．大攻角非对称涡特性及消除侧向力及力矩方法．北京空气动力研究所．1986
46 Y．Neumeier，M．Hanin．装有自由旋转尾翼的鸭式导弹的滚动发散．
47 张天肖．T型尾翼跨音速颤振模型风洞实验研究．民用飞机设计与方案．1997(4)：11—17
48 张守瑞，桑雨生．横侧稳定性的一种分析方法．飞行力学 1996(3)：44—49
49 董秉印．新一代红外型空空导弹气动布局及其相关技术探讨．航空兵器．1996(4)：18—22
50 郑波，熊善文，冯亚南．鸭式布局机翼的数值计算．空气动力学学报．1994(3)：307—312
51 牛东兵．现代战术导弹外形设计的前沿．航空兵器．1995(1)：10-13
52 黄达，吴根兴．三角翼俯仰滚转耦合运动气动特性气动特性研究．航空学报，1999(6)：485-488
53 倪亚琴．先进战斗机的气动布局革新研究简析．空气动力学学报 1998(16)：385-386
54 杨安生．便携式红外寻的防空导弹—气动外形．上海航天．1998(2)：52—57
55 蒋正录．近距耦合小展弦比鸭式布局机理研究小结．7210学报．1997(1)：75-121
56 陈正才．小展弦比近距耦合鸭式布局初步研究[R]．国防报告 GF-23456．1980．10
57 张彬乾．鸭翼位置对前掠翼气动特性的影响．空气动力学报．1990(4)：404—409
58 田晓丽，陈国光．火箭弹滑翔增程技术研究．弹箭与制导学报．2003(3)：46—73
2 百文林，温炳恒．有翼导弹总体设计原理．西安：西北工业大学出版社，1992
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