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一种高精度水下武器发射内弹道计算方法

杨春 李开福 陈炜彬 李录甜 李银龙

杨春, 李开福, 陈炜彬, 等. 一种高精度水下武器发射内弹道计算方法[J]. 水下无人系统学报, 2024, 32(6): 1117-1122 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0123
引用本文: 杨春, 李开福, 陈炜彬, 等. 一种高精度水下武器发射内弹道计算方法[J]. 水下无人系统学报, 2024, 32(6): 1117-1122 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0123
YANG Chun, LI Kaifu, CHEN Weibin, LI Lutian, LI Yinlong. A High-Precision Calculation Method for Internal Trajectory of Underwater Weapon Launch[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2024, 32(6): 1117-1122. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0123
Citation: YANG Chun, LI Kaifu, CHEN Weibin, LI Lutian, LI Yinlong. A High-Precision Calculation Method for Internal Trajectory of Underwater Weapon Launch[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2024, 32(6): 1117-1122. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0123

一种高精度水下武器发射内弹道计算方法

doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0123
详细信息
    作者简介:

    杨春:杨 春(1996-), 男, 硕士, 工程师, 主要研究方向为发射装置技术

    通讯作者:

    李开福(1987-), 男, 硕士, 高级工程师, 主要研究方向为发射技术

  • 中图分类号: TJ630.32; U674

A High-Precision Calculation Method for Internal Trajectory of Underwater Weapon Launch

  • 摘要: 针对水下武器气动发射系统,提出了一种高精度内弹道计算方法。该方法将高精度理论推导和计算流体力学滑移技术相耦合, 对发射过程中的高压气体域运用四阶Runge-Kutta法进行求解, 对水域部分采用滑移网格进行单自由度武器发射仿真, 从而实现对内弹道的高精度计算, 可弥补理论计算误差偏大和流体仿真成本高的缺陷。对比试验数据可知, 通过该方法得到的武器出管速度平均误差为5.6%, 发射气瓶截止压力平均误差为4.0%,证明了该方法的准确性。

     

  • 图  1  气动不平衡式发射装置原理图

    Figure  1.  Schematic diagram of pneumatic unbalanced launch device

    图  2  气动不平衡式发射装置模型

    Figure  2.  Model of pneumatic unbalanced launch device

    图  3  模型网格划分

    Figure  3.  Model grid division

    图  4  武器非结构网格加密

    Figure  4.  Unstructured mesh refinement of weapons

    图  5  网格剖视图

    Figure  5.  Sectional view of mesh

    图  6  发射活塞运动计算流程

    Figure  6.  Calculation process for the motion of the launch piston

    图  7  CFD计算与理论计算耦合过程

    Figure  7.  Coupling process of CFD and theoretical calculation

    图  8  气瓶压力随时间变化曲线

    Figure  8.  Curves of gas cylinder pressure versus time

    图  9  气瓶质量流量随时间变化曲线

    Figure  9.  Curves of gas cylinder mass flow versus time

    图  10  后腔气压随时间变化曲线

    Figure  10.  Curves of rear chamber air pressure versus time

    图  11  网格无关性验证

    Figure  11.  Verification of grid independence

    图  12  发射过程不同时刻速度云图

    Figure  12.  Velocity contour of weapon for different moments

    图  13  不同深度下武器速度

    Figure  13.  The velocity of weapon in different deeps

    表  1  计算结果与试验对比

    Table  1.   Comparison between calculation results and experiments

    发射深度/m 发射指标 理论-流体耦
    合计算值
    试验值 误差/%
    50 截止气压/MPa 7.15 6.8 5.1
    武器速度/(m/s) 9.65 10.0 3.5
    75 截止气压/MPa 6.83 6.7 1.9
    武器速度/(m/s) 8.78 8.3 5.8
    100 截止气压/MPa 6.56 6.2 5.8
    武器速度/(m/s) 8.96 8.5 5.4
    125 截止气压/MPa 6.70 6.5 3.1
    武器速度/(m/s) 9.04 8.6 3.5
    150 截止气压/MPa 6.66 6.4 4.1
    武器速度/(m/s) 10.23 9.7 5.5
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-10-12
  • 修回日期:  2024-06-02
  • 录用日期:  2024-06-17
  • 网络出版日期:  2024-08-13

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