摘要：目前弹射所用低温药柱的燃烧平衡产物中含有可燃气体成分,遇初容室内氧气后发生二次燃烧,影响初容室内流场与弹射内弹道特性。为了分析二次燃烧对自力弹射方案内弹道的影响,建立了自力弹射可压缩流动仿真模型,结合有限速率化学反应模型与动网格技术,利用PISO(压力隐式算子分裂法)算法对控制方程进行数值求解。计算结果表明,二次燃烧使得初容室初始压力峰值时刻提前,并影响初始压力峰值大小。仿真分析结果为自力弹射内弹道设计提供了理论参考。

摘要：针对火箭弹自力弹射设计中降低低压室压强峰值与提高弹体出筒速度之间的矛盾,开展自力弹射的优化设计工作。建立自力弹射发动机-低压室耦合内弹道求解模型,并开展两种工况共4发实弹的验证试验;提出融合多种差分策略的多种群差分进化算法,并采用“剔除-补足”操作处理优化过程中的约束条件;考虑自力弹射的实际设计约束,以低压室压强峰值和弹体出筒速度为目标建立两目标约束优化模型,并采用多种群差分进化算法进行优化计算。结果表明:计算得到的Pareto前沿近似呈斜率不同的两段线性区间,随低压室压强峰值增大,相同压强增幅带来的出筒速度增量减小;在Pareto前沿上均匀选取12个优化方案并采用逼近理想解排序法进行排序,排序后得到的最终优化方案的低压室压强峰值降低16.11%,弹体出筒速度增加54.55%,自力弹射性能得到提升。

摘要：低压室初始长度的改变直接影响火箭弹自力弹射过程中低压室压强的建立,进而对弹射出筒过程中的尾流场产生影响。基于二维轴对称N-S方程建立了火箭弹自力弹射出筒尾流场的数值计算模型,采用动网格技术对弹射出筒的全过程进行了非定常数值计算。采用文中计算模型对超声速冲击射流试验进行了模拟,得到的流场结构与试验纹影图匹配良好;开展了自力弹射的实弹发射试验,仿真数据与试验数据的一致性较好,在此基础上分析了低压室初始长度对尾流场不同阶段的影响。结果表明,随着低压室初始长度增加,尾流场初始阶段震荡幅度增大且震荡时间延长;尾流场发展阶段内弹体位移增量及速度增量减小,尾流场稳定阶段内弹体位移增量及速度增量增加;自力弹射过程中低压室压强显著下降,为降低对发射装置结构强度的设计要求,低压室初始长度应在设计范围内选择较大值。

摘要：火箭弹自力弹射过程中燃气被限制在低压室内,低压室压强使得出筒速度增加的同时也增大了发射装置受力。为完成自力弹射的多目标约束优化,首先建立了发动机-低压室耦合内弹道模型,开展实弹试验对模型进行了验证;其次采用Sobol′全局灵敏度分析法,以低压室压强峰值和弹体出筒速度为目标响应,求得各设计参数的灵敏度数据;最后以低压室压强峰值最小和弹体出筒速度最大为优化目标,基于灵敏度数据建立自力弹射多目标约束优化模型,采用NSGA-II算法进行求解。结果表明,发动机装药量对低压室压强峰值及出筒速度的影响最为显著,低压室初始长度对低压室压强峰值影响较大,低压室开孔数量对弹体出筒速度影响较大;在Pareto最优前沿上选取10个备选方案并采用逼近理想解排序法排序。相较于初始方案,排序得到的最终优化方案的低压室压强峰值降低13.41%,弹体出筒速度增加52.56%,自力弹射性能得到提升。