论文部分内容阅读
巡飞弹作为一种新型制导武器,兼具导弹和无人机的特点,外形较复杂,要获得较好的飞行性能,其气动外形设计至关重要。因此,对巡飞弹气动外形优化设计的研究,对巡飞弹技术的发展历程具有重要意义。基于传统CFD方法开展气动外形优化设计的设计方法,通常计算量较大,本文对常规的气动外形优化方法进行了改进,采用一种可以减少计算量的离散共轭方法,本文重点对如何建立共轭方程进行讨论,推导了共轭方程的求解,构建了基于流场计算分析、离散共轭梯度计算、基于FFD技术的气动外形参数化方法的飞行器气动外形优化设计流程。给出翼型反设计的计算优化算例,验证气动外形优化方法的可行性。使用数值仿真的手段,对二维翼型和三维巡飞弹进行流场计算,分别研究0°-16°攻角下的情况,分析其升力系数阻力系数及升阻比,为后续气动分析和外形优化提供支持。实现对二维翼型的气动优化设计,对其翼型厚度进行约束,提高其升阻比。优化后的翼型升力系数增大,0°攻角下增加68.33%。升阻比在0°攻角下增加123.69%,随攻角增大其增长速率逐渐减小,到12°攻角时升阻比小于初始翼型。优化后翼型的失速攻角减小,在中小攻角下能提供更好的气动性能。实现对巡飞弹弹翼的气动优化设计,对其体积进行约束,实现减阻优化。0°攻角下阻力系数减小27.24%。将优化后巡飞弹的升力系数、阻力系数、升阻比与翼型优化后巡飞弹及初始巡飞弹进行比较。翼型优化后巡飞弹升力系数最大,阻力系数在小攻角下较小,升阻比在中小攻角下最大,但失速攻角小,大攻角下气动性能较差。优化后巡飞弹升力系数与初始外形相当,阻力系数最小,升阻比大于初始巡飞弹,在小攻角下升阻比小于装载优化后翼型的巡飞弹,但失速攻角较大,在中大攻角下气动性能更优。本文研究成果在巡飞弹气动外形设计及优化的实际应用中具有重要参考价值。