空气动力计算
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)0.5
对曲线形收缩尾部,尾部波阻系数查图6-3的曲线。收缩比 用下式计算
Db Db / Dc
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第三节 弹体气动特性计算
三、底部阻力系数Cx1b
底部阻力是由于底部压强不等于环境大气压强而形成的。底部阻 力大小不但与弹体底部形状和飞行马赫数有关,而且还与弹底是否有 火箭喷流有关。
四、弹体摩擦阻力系数CxfB
计算弹体摩擦阻力系数是以平板在不可压缩流体中摩擦阻力系数 为基础的。考虑到弹体表面不是平板,引入形状修正系数ηλ,由于 空气是可压缩的,引入压缩性修正系数ηM;再加上空气阻力计算是以 弹体最大横截面积(SM或Sc)为参考面积,可以得到
CxfB
1 2
(2Cxfp
)M
0M
S
f
Cx ln
0.3(1 2M )
n2
M
2
1
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第三节 弹体气动特性计算
二、尾部波阻系数Cx1t 尾部波阻是在弹体存在收缩(或扩张)尾部,M>1时形成激波
而产生的。对截锥形收缩尾部的波阻系数,在估算中可用下式 计算
Cx ln
Байду номын сангаас
[(0.0016
0.002
M
2
)
(
01.7
)
](1
S
b
xvpf
式中 xcpn、xcpt、xcpf-头部、尾部和黏性附加法向力压力 中心到弹顶的距离。
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第三节 弹体气动特性计算
6.3.5 弹体俯仰力矩系数
在外弹道计算中需要的力矩系数通常是对质心而言的,若弹体质 心位置距弹顶距离为XG,则法向力所提供的俯仰力矩系数为
mzB
Cy1B ( xcpB LB
CxB Cx0B Cy1B CyB Cy1B Cx0B
式中 --以rad为单位的攻角值。
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第三节 弹体气动特性计算
6.3.4 压力中心系数
弹体的压力中心是指弹体所受的法向力在弹轴上的合力作用点。 压力中心位置是压力中心到弹顶的距离,可由下式决定
xcpB
Cy1n xcpn Cy1t xcpt Cy1 f Cy1n Cy1t Cy1 f
6.3.1 弹体轴向力系数
弹体的轴向力系数由五部分组成
Cx0B Cxln Cxlt Cxlb CxfB CxF
当火箭弹以超音速飞行时,弹体轴向力系数由以上五部分组成, 以亚音速飞行时,不存在头部波阻和尾部波阻。 一、头部波阻系数Cx1n
头部波阻只有当M>1时才存在。头部波阻系数取决于M数、头部 长细比λn以及头部形状。
弹体法向力由头部法向力、尾部法向力和由黏性引起的附加法向 力组成。其弹体法向力系数用下式计算
Cy1B Cy1n Cy1t Cy1 f
式中
Cy1n Cy1t Cy1f-由黏性引起的附加法向力系数。
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第三节 弹体气动特性计算
6.3.3 弹体的阻力系数与升力系数
当攻角α较小时,由速度坐标系和弹轴坐标系的转换关系,可以 得到弹体的阻力系数CxB、升力系数CyB与轴向力系数和法向力系数的 关系为
第二节 空气动力和力矩
如图6-2所示,通过火箭弹质心建立右手直角坐标系Oxyz,Ox轴 与火箭弹的速度矢量一致。弹轴与Ox轴之夹角称为攻角(或章动角), 相应的平面称为阻力面,Oy在阻力面内,与Ox垂直。
火箭弹在空气中飞行时,受到空气作用力R的作用。
按照空气动力学理论,各个力的分量可以由下述公式计算
第六章 空气动力计算
第一节 几何参数与主要符号 第二节 空气动力和力矩 第三节 弹体气动特性计算
(一)小节一 弹体轴向力系数 (二)小节二 弹体法向力系数 (三)小节三 弹体的阻力系数与升力系数 (四)小节四 压力中心系数 (五)小节五 弹体俯仰力矩系数 (六)小节六 赤道抑制力矩系数 (七)小节七 极抑制力矩系数
v2
Rx
2
SCx
Ry
v2
2
SC
y
Rz
v2
2
SCz
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第二节 空气动力和力矩
各空气动力矩分别表示为
v2
M x 2 Slmx
My
v2
2
Slmy
M zz
v2
2
Slmzz
M xz
v2
2
Slmxz
M xW
v2
2
SlmxW
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第三节 弹体气动特性计算
/ SM
五、引信附加阻力系数ΔCxF
许多火箭弹都装有头部引信,引信的前端一般不是尖的,而是平 面形或半球形的。在这种情况下,引信前端中心部分气压接近滞止压 力,从而产生附加阻力,其阻力系数可按下式计算
CxF CxF SF / SM
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第三节 弹体气动特性计算
6.3.2 弹体法向力系数
(1) 当火箭发动机不工作时,底阻系数的计算公式为
Cx1b 0.029(Db / DM )3 / CxfB
M 1时
Cx1b
0.85k1(2 k1)S b
/
M
2
k1 1时
Cx1b
0.85S b
/
M
2
(2) 当底部有火箭喷流时,底压系数为
1 pB
pb
p
2
M
2
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k1 1时
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第三节 弹体气动特性计算
对圆锥形头部,头部波阻系数可用公式
Cx ln
(0.0016
0.002
M
2
)
(
01.7
)
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第三节 弹体气动特性计算
对尖拱形头部,头部波阻系数的经验计算公式为
Cx ln
[(0.0016
0.002
M
2
)(
01.7
)
]{1
196n2 16 14(M 18)n2
}
抛物线形头部波阻系数为
xG )
C
y1B
(
xcpB
xG )
或
mzB
C
y1B
(
x
cpB
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第一节 几何参数与主要符号
为了计算方便,现给出弹体和尾翼的主要外形参数及符号,并绘 制在图6-1上。图中各符号的意义如下:
R DM Dc Db B0 L Ln Lc-弹体圆柱部长度;
Lt Bt B-r LW C-尾翼翼型最大厚度; Χ0 Χ1 Xc-尾翼翼型最大厚度位置。
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第六章 空气动力计算
第四节 尾翼气动特性计算
(一)小节一 单独尾翼零升阻力系数 (二)小节二 单独尾翼升力系数 (三)小节三 单独尾翼的阻力系数 (四)小节四 尾翼压力中心系数
第五节 尾翼弹气动特性计算
(一)小节一 尾翼弹升力系数 (二)小节二 尾翼弹阻力系数 (三)小节三 尾翼弹压力中心系数 (四)小节四 尾翼弹俯仰力矩系数 (五)小节五 尾翼弹赤道抑制力矩系数 (六)小节六 尾翼弹极抑制力矩系数 (七)小节七 导转力矩和平衡转速