共形整流罩最佳面型及參數的設計方法
2023-05-04 21:55:01 1
共形整流罩最佳面型及參數的設計方法
【專利摘要】共形整流罩最佳面型及參數的設計方法，屬於導引頭結構設計和光學成像【技術領域】。本發明通過飛彈在超音速飛行狀態下的空氣阻力係數的大小、頭罩的成像質量以及頭罩的雷達散射特性建立的綜合評價指標，通過建立共形整流罩評價性能的綜合指標來設計出空氣阻力相對比較小、成像質量比較高、隱身性能比較好的最佳面型的二次曲面面型整流罩，其厚度為4mm，口徑為180mm，整流罩長為180mm，外部雙曲面離心率為1.021，內部雙曲面離心率為1.01975。可以用於精確制導武器導引頭的光學系統之中，通過使用這種面型的整流罩進而實現飛彈的空氣動力學性能、光學成像性能以及隱身性能。
【專利說明】共形整流罩最佳面型及參數的設計方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於導引頭結構設計和光學成像【技術領域】，涉及不同面型共形整綜合評價方法的建立及最佳面型整流罩的設計。
【背景技術】
[0002]近年來隨著高速飛彈對其空氣動力性能、隱身性能的要求越來越高，越來越多的高速飛彈對其使用不同面型的整流罩設計，最大程度地降低其在高速飛行中的空氣阻力，同時也希望可以提高飛行器的隱身性能、光學成像能力。這樣就可以很有效的減少光學校正元件，降低飛彈的質量，節約成本。
[0003]早起的紅外空空飛彈大多採用球形整流罩，其性能指標和技術水平比較低，易於加工，導引頭光學系統設計也比較容易。然而從整個飛彈的氣動外形來看球形整流罩並不具有最佳空氣動力學外形，在超音速狀態下其受到的空氣阻力比較大。同時，對於球形整流罩而言，其雷達散射截面比共形整流罩大得多，隱身性能差，較為容易被雷達偵測到。
[0004]鑑於球形整流罩空氣阻力大的缺陷，人們研製出了能夠經受高速飛行要求的八稜錐整流罩。八稜錐整流罩採用八片厚度均勻的紅外梯形基片拼粘組成，整流罩的前端是一個耐高溫的金屬鼻錐。該整流罩最大優勢在於阻力小。研究表明，採用八稜錐整流罩對飛彈性能有一定的改善，相對球形頭罩來說，可以降低全彈的零阻，大大提高全彈的升阻比，提高飛彈的機動能力。但是八稜錐整流罩的表面與光透過率比較低，其主要是因為錐面的反射而損失的。在實際應用中，背景輻射尤其是太陽處在前方視場範圍時，太陽光在整流罩內多次反射，形成雜光，增加了背景噪聲，降低了系統解析度。從另一方面考慮，基片之間的粘接也是一項十分複雜的技術，勢必引起成本的增加。
[0005]激波針型紅外整流罩利用了尖整流罩低阻力的優點，又保留了圓整流罩反射損失少的優點，是一種圓罩加罩面駐點鑲嵌激波針的組合結構。但是其空氣動力學性能僅在飛彈攻角為零時才會保持良好，當飛彈高速飛行時存在攻角時激波針根部的溫度比沒有激波針時的整流罩駐點溫度還要高，這就說明此時激波針反而增加了飛彈的阻力。由此可見，激波針對整流罩的保護及改善氣動外形是有條件的。
【發明內容】
[0006]本發明目的是通過建立共形整流罩評價性能的綜合指標來設計出空氣阻力相對比較小、成像質量比較高、隱身性能比較好的最佳面型的二次曲面面型整流罩，其可以用於精確制導武器導引頭的光學系統之中，通過使用這種面型的整流罩進而實現飛彈的空氣動力學性能、光學成像性能以及隱身性能。
[0007]本發明的目的是通過以下技術方案實現的:
[0008]一、利用Gambit軟體對不同面型參數的共形整流罩的飛彈進行建模，輸入Fluent軟體中進行仿真，得到不同面型飛彈的整流罩的空氣阻力係數的大小，再利用以下公式對所得數據進行擬合，進而得到與飛彈面型與空氣阻力係數的函數關係；[0009]
【權利要求】
1.共形整流罩最佳面型及參數的設計方法，其特徵在於所述方法步驟如下: 一、利用Gambit軟體對不同面型參數的共形整流罩的飛彈進行建模，輸入Fluent軟體中進行仿真，得到不同面型飛彈的整流罩的空氣阻力係數的大小，再利用以下公式對所得數據進行擬合，進而得到與飛彈面型與空氣阻力係數的函數關係；
2.根據權利要求1所述的共形整流罩最佳面型及參數的設計方法，其特徵在於所述Cf大小為:
3.根據權利要求1所述的共形整流罩最佳面型及參數的設計方法，其特徵在於所述fu大小為:
4.根據權利要求1所述的共形整流罩最佳面型及參數的設計方法，其特徵在於所述fM大小為:
fM = 1-0.08M1.45 ； M為飛彈飛行的馬赫數。
5.根據權利要求1所述的共形整流罩最佳面型及參數的設計方法，其特徵在於所述共形整流罩的最佳面型為雙曲面型整流罩，其厚度為4臟，口徑為180mm，整流罩長為180mm，外部雙曲面離心率為1.021，內部雙曲面離心率為1.01975。
6.根據權利要求5所述的共形整流罩最佳面型及參數的設計方法，其特徵在於所述雙曲面型整流罩的長徑比為2。
【文檔編號】G06F17/50GK104008260SQ201410276160
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月19日 優先權日:2014年6月19日
【發明者】汪東生, 張旺, 劉振奇, 王玉雷, 李韜, 秦蘭奇, 萬子南, 王麗 申請人:哈爾濱工業大學