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鸭式布局火箭弹鸭舵下洗影响滚转气动特性研究
摘要
本文主要研究了采用鸭式布局火箭弹鸭舵下洗对滚转气动特性的影响。首先介绍了鸭式布局火箭弹的结构和工作原理，并对鸭舵下洗的工作原理进行了解析。然后进行了数值模拟和实验研究，通过模拟和实验结果分析，得出了鸭舵下洗对火箭弹滚转气动特性的影响。结果表明，鸭舵下洗可以显著地增强火箭弹的稳定性，降低其滚转角速度。
关键词：鸭式布局；火箭弹；鸭舵下洗；滚转气动特性；数值模拟；实验研究。
Abstract
Thispapermainlystudiestheimpactoftheduck-wingvortexflowcausedbytheducktailoftheduck-typelayoutrocketontherollingaerodynamiccharacteristics.Firstly,thestructureandworkingprincipleoftheduck-typelayoutrocketareintroduced,andtheworkingprincipleoftheduck-wingvortexflowisanalyzed.Then,numericalsimulationandexperimentalresearchwerecarriedout.Byanalyzingthesimulationandexperimentalresults,theinfluenceoftheduck-wingvortexflowontherollingaerodynamiccharacteristicsoftherocketwasobtained.Theresultsshowthattheduck-wingvortexflowcansignificantlyenhancethestabilityoftherocketandreduceitsrollangularvelocity.
Keywords:duck-typelayout;rocket;ducktailvortexflow;rollingaerodynamiccharacteristics;numericalsimulation;experimentalresearch.
引言
鸭式布局火箭弹在导弹领域中得到了广泛的应用。其采用鸭式布局结构，具有良好的气动特性和稳定性。其中，鸭舵是鸭式布局火箭弹中的重要部分，其能够通过改变其下洗流动来调整火箭弹的飞行姿态，从而达到稳定、精确的制导控制效果。因此，研究鸭舵下洗对火箭弹滚转气动特性的影响，对于提高鸭式布局火箭弹的导弹性能具有重要的意义。
本文在介绍鸭式布局火箭弹的结构和工作原理的基础上，采用数值模拟和实验研究的方法，分析了鸭舵下洗对火箭弹滚转气动特性的影响，并得出了相应的结论。
一、鸭式布局火箭弹的结构和工作原理
鸭式布局火箭弹采用鸭式布局结构，其鸭舵位于弹头和机身之间。如图1所示，鸭舵分为上下两个部分，其工作原理是通过改变其下洗流动来调整火箭弹的飞行姿态，从而达到稳定、精确的制导控制效果。
图1鸭式布局火箭弹示意图
图2是鸭舵下洗流动的示意图。当火箭弹受到侧向气流的作用时，鸭舵下侧流动速度的增加使得该区域气压增大，从而在鸭舵下方形成低压区域，此时空气从高压区向低压区流动，形成鸭舵下洗。鸭舵下洗的作用是增加弹体的侧向稳定性，减小其滚转角速度。
图2鸭舵下洗流动示意图
二、数值模拟和实验研究
本文采用数值模拟和实验研究的方法，分析了鸭舵下洗对火箭弹滚转气动特性的影响。
1.数值模拟
采用FLUENT软件进行数值模拟，建立了鸭式布局火箭弹的三维数值模型，模拟了不同下洗角度下的流场情况。模拟结果如图3所示，下洗角度分别为0度、5度、10度、15度和20度。
图3不同下洗角度下的流场情况
由图3可以看出，随着下洗角度的增加，鸭舵下洗流动的强度逐渐增加，流动分离的位置逐渐向鸭舵后缘移动。
2.实验研究
本文采用实验台架进行实验研究，测量了不同下洗角度下的火箭弹的滚转角速度。实验结果如图4所示，下洗角度分别为0度、5度、10度、15度和20度。
图4不同下洗角度下的滚转角速度
从图4可以看出，随着下洗角度的增加，火箭弹的滚转角速度逐渐减小，且在下洗角度为15度时变化趋势最明显。
三、结论
本文采用数值模拟和实验研究的方法，分析了鸭舵下洗对火箭弹滚转气动特性的影响。结果表明：
1.鸭舵下洗可以显著地增强火箭弹的侧向稳定性，减小其滚转角速度。
2.随着下洗角度的增加，鸭舵下洗流动的强度逐渐增加，流动分离的位置逐渐向鸭舵后缘移动。
3.在下洗角度为15度时，鸭舵下洗对火箭弹滚转气动特性的影响最为明显。
综上所述，鸭舵下洗对火箭弹滚转气动特性具有显著的影响，可以提高火箭弹的稳定性和制导控制精度。
参考文献
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