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摘要：针对设计高速35mm冲压推进弹丸，在马赫数4下文持推阻均衡，采纳几何建模、数值流动仿真、数据分析等研讨措施，对导弹的气动阻力以及内流场流动性能进行了模拟仿真。设计构造了不同形态的弹丸，基于冷态飞行条件，观察弹丸外部气动阻力、进气道平直段的总压恢复系数、进气道进口空气质量流率，进而确定最理想的进气道结构几何参数。于此同时还设计了喷管的尺寸，校核了冲压发动机的推力、比冲，最后通过文献资料确定了冲压推进弹丸零部件的结构尺寸以及装配方式。26959
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关键词 冲压动能弹丸 数值计算 气动特性 阻力
毕业论文设计说明书外文摘要
Title Aerodynamic And Structural Design Of 35mm Ramjet Propelled Projectile
Abstract
For the high speed 35mm ramjet propelled projectile of Mach number 4 to keep pushing resistance balance,the article takes means of geometric modeling,numerical flow simulation,research methods of data analysis.The external aerodynamic drag and internal flow characteristics are calculated.The different forms of the projectile are designed and constructed.According to cold flight conditions,I have observed the change of external aerodynamic drag, the total pressure recovery coefficient of the flat section of the inlet, and the capture flow of the inlet port，and then determine the optimum structure design model of inlet port.In addition, at the same time the article determines the size of the nozzle. the check of the ramjet engine thrust is also in line with the requirements.Finally, according to the information,it designs the stamping propulsion projectile in various parts of the structure dimension and assembly methods.
Keywords Ramjet propelled projectile Numerical calculation Aerodynamic characteristics Drag
目 次
1 绪论1
1.1 前言1
1.2 固体燃料冲压推进弹丸结构组成及工作原理1
1.3 固体燃料冲压推进弹丸的研究概况2
1.4 固体燃料冲压推进弹丸的关键技术4
1.5 本文的研究工作4
2 固体燃料冲压推进弹丸的气动设计6
2.1 研究手段6
2.2 进气道中心锥设计11
2.3 进气道内通道设计13
2.4 弹丸外唇罩设计15
2.5 最终结构方案的确定17
3 固体燃料冲压发动机的推力校核与喷管设计20
4 固体燃料冲压推进弹丸的结构设计与装配24
结论 25
致谢 26
参考文献27
1 绪论
1.1 前言
伴随着科学技术的发展，新技术条件下的现代战争已经发生了翻天覆地的变化，并非是多年以前的野蛮对抗。现代战争的发展趋势是实现信息远程精确打击目标，因此传统的作战方式不能满足现代战争的需求，就例如在火炮武器的发展中，弹药的研发变得日新月异。射程远、火力猛、区域大、机动性强的远程火炮在现代战争中备受青睐，因此增大射程对扩大打击范围，占据火力优势具有十分非凡的意义。然而战场依旧在扩大，那么这对弹丸的飞行距离与打击准确度的要求也更加苛刻，随后许多发达的工业国家竞相从新的研究方向出发，深入研究扩大射程、提高精度以及提高机动性等技术。在这些技术中，一些新概念脱颖而出，即采用一体化设计理念，设计新型弹丸，达到增大射程、提高威力和精度的效果，这已经成为对火炮武器系统性能的必备。
1.2 固体燃料冲压推进弹丸结构组成及工作原理
固体燃料冲压发动机(Solid Fuel Ramjet简称SFRJ)作为动力装置，主要构造如图1.1所示，被称为构造最简略的冲压发动机，没有之一。其基本组成包括中心锥、进气道、突扩台阶、燃烧室、固体燃料、喷管等，有的带有尾翼[1]。其基本工作原理是当弹丸被打出之后，能够在离开炮口的一瞬间获得较高的速度，超声速空气流从进气道进入弹丸，在附近会有激波产生，在进气道的流动过程中，不断降速增压，最后变成亚声速空气流，从进气道出口进入弹丸的燃烧室，在突扩台阶处会有回流，紧接着流经固体燃料的表面，固体燃料与空气中携带的氧分子发生复杂的化学反应，能够产生具有高温高压的燃气，再经过拉瓦尔喷管加速，产生较大的推力，从而可以抵消弹丸高速飞行中的阻力，以此来达到增加射程的目的[1]。它采用突扩台阶燃烧技术，能过通过调节燃速来控制空气流量，所以仅需要携带无氧或贫氧推进剂，而且拥有较高的比冲。此外，由于它本身结构简单、安全可靠，这对提高弹丸的机动能力、攻击性能和生存能力有百利而无一害，并且它价格低廉，所以固体燃料冲压发动机便成为中小口径弹药增程范畴的新一代研讨焦点[2]。在SFRJ设计中，最基本的便是对进气道、固体燃料和燃烧室的设计等，有的包括对补燃室的设计。在这些部件的设计之中，进气道作为冲压发动机的心脏，它的位置就显得尤为突出，进气道性能的好坏直接决定弹丸性能的优劣。目前，国内外公开的文献对冲压推进弹用轴对称进气道的研究以外压式为主[3]，然而这种轴对称型结构在小口径炮弹中的应用并非常见。