弹带对高速旋转弹丸气动特性影响的数值模拟

孟鹏， 陈红彬， 钱林方， 李仁凤， 乐贵高

(1.南京理工大学 机械工程学院， 江苏 南京 210094； 2.南京理工大学 设计艺术与传媒学院， 江苏 南京 210094)

弹带对高速旋转弹丸气动特性影响的数值模拟

孟鹏1， 陈红彬2， 钱林方1， 李仁凤1， 乐贵高1

(1.南京理工大学 机械工程学院， 江苏 南京 210094； 2.南京理工大学 设计艺术与传媒学院， 江苏 南京 210094)

为了研究弹带对高速旋转弹丸气动特性的影响，采用2阶Roe差分格式求解三维Navier-Stokes方程，湍流模型为SSTk-ω模型。采用滑移网格技术处理弹体旋转引起的运动边界。以文献[6]进行风洞实验的155 mm无弹带弹丸为算例，数值计算结果与风洞实验数据吻合良好。分别对含弹带与无弹带弹丸在不同来流马赫数与攻角条件下的绕流场开展数值模拟，得到二者流场结构图谱及气动特性差异。分析结果表明：两种弹丸计算模型在弹带之前的压力分布基本一致，但弹带将诱导弹丸气动阻力面积增大，阻力系数有一定程度的升高，而且在弹带之后二者的压力分布差异较大；弹带因素对旋转弹丸气动特性的影响不可忽略。

兵器科学与技术； 旋转弹丸； 弹带； 气动特性； 数值模拟

0 引言

采用膛线发射方式的旋转稳定弹，由于其弹形好、空气阻力系数小、相同条件下射程更远，广泛应用于特种弹、子母弹等，同时其高速旋转所引起的陀螺效应不仅能够使弹丸以锥形运动螺旋前进的方式保持飞行稳定性，还可以对弹丸进行简易控制、提高射击密集度。在炮弹发射过程中，炮弹上形似阶梯状的凸起弹带(见图1)通过与身管内壁膛线的滑动接触，将所产生的扭矩转换成弹体的旋转运动，同时起到密封火药气体的作用，保证弹丸在膛内的准确定位[1-4]。……