对于5.3.3 小节所述的发射车车载导流器,虽然具有较好的导流效果,但是在发射过程中,由于其体积较大,在转运过程中需要专门的运输车对其进行装载运输,对战备资源造成了浪费,并且在发射过程中展开过程复杂,消耗大量准备时间,难以保障武器发射的快速性要求。在此基础上,本研究通过对导流器导流规律的研究总结,并根据导弹发射车各部件外形尺寸及占用空间,设计了车载随形导流装置,导流器模型如图5.204 所示,该模型安装于发射车后梁上,导流型线与后梁外形型面相匹配(图5.205),长度与车体宽度相同,并且在运输发射过程中,不占用专门的运输设备,发射准备时间极短,能够很好地适应现代车载发射技术的发展。
图5.204 导流器模型
1. 单联装导弹导流效果分析
对于图5.206 所示发射车,导弹发动机喷出燃气射流冲击位置基本在地面上,发射车导流器以及车后梁和车厢表面气流压力变化较小,因此可以判断燃气射流压力不会对发射车及车内设备造成冲击破坏。
图5.205 导流器装配图
图5.206 发射车车尾各部件表面燃气压力分布云图1
(a)发射车表面燃气射流压力分布云图;(b)导流器表面燃气射流压力分布云图
图5.206 发射车车尾各部件表面燃气压力分布云图1(续)
(c)车后梁表面燃气射流压力分布云图;(d)地面上燃气射流压力分布云图
在该工况下,监测发射车轮胎处温度为300 K,不受燃气射流的影响,车后梁受燃气射流影响温度最高处为2 650 K,如图5.207 所示,发射车表面高温燃气射流的主要作用区域集中在车尾导流器及后梁和弹体尾部。其中燃气射流在导流器表面温度分布集中,气流温度较高,在车后梁部位也存在一定的高温燃气作用,而对于车体表面,燃气射流高温作用不明显。分析地面燃气射流温度分布可知,由于导流器的排导作用,燃气射流基本扩散到发射车后部空间,几乎没有燃气射流流向车身方向。由此证明导流器的导流效果能够满足发射要求。
对于导弹和导流器的稳定性分析可以通过对导流器和导弹表面受力进行积分后判断。导弹表面受力为沿车身方向−162.64 N,以导弹底部喷管中心坐标为基准,受力力矩为−133.16 N·m,可以初步判断导弹稳定性较强。导流器上受力沿车身方向为22 502 N,垂直地面向下为10 430 N,以导流器与车后梁相交线中点坐标为基准,导流器垂直地面作用力力矩使导流器向车头方向翻转,大小是197.98 N·m,导流器受到水平指向车头作用力力矩大小为77.6 N·m,不会产生向后梁折叠的趋势。
图5.207 发射车各部位表面燃气温度分布云图1
(a)发射车表面燃气射流温度分布云图;(b)导流器表面燃气射流温度分布云图;(c)车后梁表面燃气射流温度分布云图
图5.207 发射车各部位表面燃气温度分布云图1(续)
(d)地面燃气射流温度分布云图;(e)车厢表面燃气射流温度分布云图;(f)车顶部位燃气射流温度分布云图
2. 双联装导弹导流效果分析
车载双联装导弹与单联装导弹在排导燃气流效果上最大的不同在于燃气射流的冲击位置不同,双联装导弹发射时燃气射流靠近导流器一侧,其扩散作用可能会导致燃气射流对发射车的冲击与烧蚀作用。
如图5.208 所示,同单联装导弹发射计算结果相似,发射装置表面受到燃气射流压力作用较弱,因此不会对发射装置造成严重的冲击破坏。
图5.208 发射车车尾各部件表面燃气压力分布云图2
(a)发射车表面燃气射流压力分布云图;(b)导流器表面燃气射流压力分布云图
图5.208 发射车车尾各部件表面燃气压力分布云图2(续)
(c)车后梁表面燃气射流压力分布云图;(d)地面上燃气射流压力分布云图
如图5.209 所示,对于双联装导弹发射状态,在该工况下,轮胎处温度为300 K,不受燃气射流的影响,车后梁受燃气射流影响最高处达2 450 K,燃气射流并未冲击到发射车车身方向,导流器的排导效果显著。
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图5.209 发射车各部位表面燃气温度分布云图2
(a)发射车表面燃气射流温度分布云图;(b)导流器表面燃气射流温度分布云图;(c)车后梁表面燃气射流温度分布云图
图5.209 发射车各部位表面燃气温度分布云图2(续)
(d)地面燃气射流温度分布云图;(e)车厢表面燃气射流温度分布云图;(f)未发射导弹箱体表面燃气射流温度分布云图
在导弹和导流器稳定性分析方面:导弹沿车身方向受力大小为136.96 N,沿车头指向车尾方向以导弹底部喷管中心坐标为基准,弹体受到向车头转动力矩为398.82 N·m,稳定性基本不受到影响。导流器上沿车尾指向车头方向受燃气射流水平作用力,大小为19 106 N,垂直地面向下为10 560 N,以导流器与车后梁相交线中点坐标为基准,导流器受垂直地面作用力力矩大小是6 937.96 N·m,水平作用力力矩为6 517.682 N·m,不会产生向后梁折叠的趋势。
3. 全车仿真模型分析
根据对导流器优化结果建立全车仿真模型(图5.210),包括对导弹、调平油缸、支撑部件、车厢等进行建模,并根据导弹发射初始段弹道分析燃气射流对发射车的影响,主要结果如下。
图5.210 全车仿真模型(含调平装置、车轮、车后梁、导弹支撑装置)
从本小节仿真结果可以看出,从导弹点火至飞行到27 m 高度范围内,导流器将燃气射流始终排导到车身后侧,随着导弹飞行高度的增加,飞行弹道倾斜,导弹飞行到8 m 左右高度,弹身向车头方向倾斜,导弹尾焰倾斜离开车身,导弹发射车受燃气射流作用很小;随着高度增加,燃气射流对车身影响逐渐变小。因此采用该型导流器导流效果较好,如图5.211 所示。
图5.211 从导弹点火至飞行到27 m 高度处燃气射流温度云图
(a)导弹初始位置燃气射流温度云图
图5.211 从导弹点火至飞行到27 m 高度处燃气射流温度云图(续)
(b)1 m 高度处燃气射流温度云图;(c)3 m 高度处燃气射流温度云图
图5.211 从导弹点火至飞行到27 m 高度处燃气射流温度云图(续)
(d)4 m 高度处燃气射流温度云图;(e)8 m 高度处燃气射流温度云图
图5.211 从导弹点火至飞行到27 m 高度处燃气射流温度云图(续)
(f)14 m 高度处燃气射流温度云图;(g)20 m 高度处燃气射流温度云图
图5.211 从导弹点火至飞行到27 m 高度处燃气射流温度云图(续)
(h)27 m 高度处燃气射流温度云图
4. 总结
本小节通过介绍随形导流器的设计以及对于排导效果的数值模拟,得出以下结论。
随形导流器设计简单、体积小,减少了专门运输车辆;使用过程中安装方便,大大简化了发射设备,提高了发射效率。
随形导流器能够有效地对燃气射流进行排导,大大降低了燃气射流对发射装备的冲击和烧蚀作用,与单面导流器和双面导流器相比,对发射车的热防护效果更加优异。
随形导流器将燃气射流排导到车身后部及两侧,相比单面和双面导流器,要求发射阵地空间更加开阔,对于有导向要求的发射工况应合理选择导流型面。
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