旋转体制下鸭式布局弹箭正弦打舵气动特性分析

姚 鹏,陈少松

(南京理工大学 能源与动力工程学院,江苏 南京 210094)

现代战争中,为攻击敌对目标削弱甚至使其丧失反击能力,需要优先考虑采用远程打击武器进行火力压制与单位杀伤,因此增程是当今弹箭发展的重要方向之一。滑翔增程弹是一种采用控制方法增程的新型弹箭[1]。旋转飞行的鸭式布局弹箭,通过控制舵片正弦打舵,使弹头产生始终向上的升力以平衡弹箭自身的重力且不产生侧向力,使弹箭克服重力飞行从而达到增程目的。如图1所示,弹箭为“十”字布局,滚转角φ=ωt,记Am为最大舵偏角,俯仰舵舵偏角δ1=Amcosφ,方向舵舵偏角δ2=Amsinφ,若攻角为0°,在鸭舵处轴向平面内记俯仰舵合力为F1,方向舵合力为F2,有:

图1 正弦打舵鸭舵控制图

竖直方向合力:

侧向合力:

此时舵面合力竖直向上,侧向力抵消[2]。

当鸭式布局的鸭舵按正弦打舵时,滚转至非对称姿态下鸭舵会对尾翼形成非对称洗流干扰,从而产生滚转力矩和侧向力,影响弹箭的飞行控制,从而降低弹箭命中率。

对于鸭式布局弹箭,国内外学者在鸭舵滚转控制气动方面都做了大量研究。SILTON对短长径比的固定尾翼鸭式布局弹箭做了气动分析[3-4],为了研究鸭舵进行滚转控制时尾翼滚转力矩产生的原因,分析了每片尾翼上的滚转力矩以及流动区域变化,发现随着攻角绝对值的增加,舵梢涡对尾翼的影响逐渐缩小,且尾翼滚转力矩主要受当地攻角影响。文献[5]针对弹箭的鸭舵与尾翼干扰产生诱导滚……