火箭海上发射平台燃气排导及运动特性研究

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运载火箭海上发射易受复杂海洋环境的影响,例如风浪等因素引起平台六自由度运动,火箭结构强度、初始瞄准与定位等将随之改变,并且由于海上发射的导流装置与陆上发射存在差异,陆上发射排导装置不能直接采用。为此,本文首先分析了几种典型导流装置构型和几何参数对燃气射流冲击与排导性能的影响,其次,分析了典型风浪等级对发射平台运动姿态的影响,进而分析发射位置和发射时机对发射平台及运载火箭运动姿态的影响,主要工作如下:首先,根据总体要求,建立发射平台三维模型,采用二阶迎风格式、Realizable k-ε湍流模型,组分运输模型等求解三维Navier-Stokes方程,并建立燃气射流冲击发射平台导流装置的数值仿真模型,通过对尾焰冲击流场、导流面温度场、引射系数等方面的综合分析,探究导流装置构型和火箭飞行高度对燃气射流排导效果的影响。通过仿真对比得出双侧楔型导流槽对双喷管运载火箭燃气射流的排导效果最好。其次,探究双侧楔型导流槽几何参数对燃气射流排导效果的影响,通过仿真可得,楔型角α=79.4°,导流槽高度H/D=4.94时,导流槽的排导效果是最好的,导流槽长度L/D=6.89较为合适。最后,基于三维势流理论,建立三维波浪水池数值模型和运载火箭六自由度运动学数值仿真模型,探究纵浪的浪级对发射平台运动姿态的影响,利用计算的燃气射流对发射平台冲击载荷为平台运动响应激励条件,探究在四级纵浪的扰动下,发射位置及发射时机对海上发射平台及运载火箭运动姿态的影响。
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