基于﹢CFDRBD﹢方法的旋转弹轨迹仿真

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1、第５卷第４期航空工程进展Vol畅５No畅４２０１４年１１月ADVANCESINAERONAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGNov．２０１４文章编号：１６７４‐８１９０（２０１４）０４‐４２３‐０６基于CFD／RBD方法的旋转弹轨迹仿真索谦，王刚，李仑，叶正寅（西北工业大学航空学院，西安７１００７２）摘要：旋转弹在飞行过程中，由于表面气动载荷分布不对称，可能会出现耦合共振、灾难偏航等现象，使导弹飞行失常偏离目标。针对此类问题，采用非定常N‐S方程和刚体动力学方程耦合求解的方法，仿真旋转弹飞行轨迹。非定常气动力计算使用非结构混合网格N‐S方程求解程序HUNS３D，刚体六自由度

2、运动方程采用改进的四阶Adams预估校正法求解。将这种耦合求解方法应用于美国ARL旋转弹试验模型的轨迹仿真，并将计算得到的旋转弹姿态角、空间位置和气动力与相关文献进行对比分析，结果表明：本文方法能较精确地仿真旋转弹的飞行轨迹。关键词：旋转弹；CFD；非定常；六自由度；轨迹仿真中图分类号：V２１１．３文献标识码：ATrajectorySimulationofaSpinningProjectileBasedonCFD／RBDComputationMethodSuoQian，WangGang，LiLun，YeZhengyin（SchoolofAeronautics，NorthwesternPolyt

3、echnicalUniversity，Xi’an７１００７２，China）Abstract：Duringtheflightprocess，theasymmetricaerodynamicloadsdistributedonthesurfaceofspinningprojectile，itmaycausecoupledresonanceandyaw‐disasterphenomenon．Thentheprojectilemissthetarget．Forsuchproblems，theunsteadyNavier‐Stokesequationandrigidbodydynamic（RBD）equ

4、ationsaresolvedtosimulatetheflighttrajectoryofaspinningprojectile．Theunsteadyaerodynamiccomputationsareconducedbyusinganin‐househybridunstructuredNavier‐Stokesflowsolver３D（HUNS３D）．Therigidbodyof６degreesoffreedom（６‐DOF）motionequationsaresolvedbyusinganadvancedAdamsprediction‐correctionmethod．Thecoupl

5、edcomputationmethodisappliedtosimulateandanalyzetheflighttrajectoryofU．S．ArmyResearchLa‐boratoryspinningprojectiletestmodel．Thecomputedresultsoftheattitudeangle，spacepositionandaerody‐namicforcearecomparedwiththoseinrelatedliterature．Resultsshowthatthismethodcantrulysimulatetheflighttrajectoryofspin

6、ningprojectile．Keywords：spinningprojectile；CFD；unsteady；６degreeoffreedom；trajectorysimulation过程中，其纵轴相对于速度方向一般不重合，即迎0引言角和侧滑角不为０，使得旋转与偏流相耦合，导弹表面气动载荷分布不对称，从而产生非常规的力和旋转弹是一种系统简单、成本低、可靠性高的力矩。当这种附加力和力矩超过某一限度时，将会炮弹和小型导弹，这种弹型大量用于防空导弹、炮发生Magnus不稳定（耦合共振、自转闭锁、灾难偏射弹以及反坦克导弹。旋转弹通过旋转产生的陀［１］航等现象），使导弹飞行失常偏离目标，因此预测螺效应

7、获得稳定性，有利于提高克服干扰力（推力旋转弹飞行轨迹是一项非常重要的工作。偏心、质量分布不均匀、随机阵风等）。旋转弹飞行通常获得旋转弹性能参数的主要方法是飞行试验，这种方法能够精确获取飞行轨迹、空间姿态、收稿日期：２０１４‐０２‐２１；修回日期：２０１４‐０３‐１１弹道散布等参数，但是资源和时间高消耗是其最大通信作者：索谦，suozhenapple＠mail．nwpu．edu．cn的缺点。随着计算