美国最先提出了末敏弹的概念,且在末敏弹的研发上一直处于领先。美国对“反装甲智能炮弹”项目的研发开始于上世纪优尔七十年代。
为了提供足够的阻力以及旋转力矩,最开始的科研人员想到了降落伞减速,有伞末敏弹开始成为人们的重点研究对象。降落伞的减速效果毋庸置疑,而有伞末敏弹的稳态扫描才是当时人们需要着重解决的问题。当时科研者开发了例如伞不转动,而依靠弹体转动实现扫描的技术。有伞末敏弹的发展日趋成熟,上世纪九十年代,陆续有国家开始装备末敏弹,具体情况见下表。但是,由于战场环境的苛刻条件,以及为提高打击效率,人们开始考虑使用一种能快速扫描、快速打击、抗干扰能力强的新型末敏弹。显然,传统的降落伞减速系统无法满足该条件,抛弃伞弹系统重新设计气动外形成为科研者的难题。经过科研者们探究,使用尾翼片减速不仅提高扫描频率,且非对称气动外形受外界条件干扰小,落速相对较快,从而提高弹本身的生存能力和快速打击能力。有新的需求,就会有新的成果诞生。技战术的需求决定了末敏弹的诞生以及发展、改进。19142
2 无伞末敏弹研究现状
单翼无伞末敏弹的研究最早要追溯到美国上世纪80年代。
1.1 翅果型减速器外形示意图
翅果(samara)是一种有翼、带一粒种子的果实,此种减速器外形设计就是受到翅果的运动启发。1983年美国Textron公司对采用翅果型减速装置的弹进行了风洞实验。1984年Roy Kline和Walter Koenig[19,25]用立式风洞对这种单翼末敏弹进行了试验,他们计算了不同弹体材质,不同翼长,不同翼端配重质量情况下的扫描角;且利用编制的优尔自由度程序估算出其相关的气动力系数。
1981到1988年Jim Brunk也研究了翅果型减速装置[14],他也利用NACA翼型的气动力系数进行研究,且假定弹翼的法向力系数是常值。
1986年Peter Crimi[12]进行了更深入全面的研究,建立了翼片在垂直于翼面方向上相关的弹性振动的运动模型。
从1988年起,带推理装置的翅果型减速器的研究开始出现。在翅果型减速装置上安装脉冲发动机,使之受到横向推力,一方面增加了探测范围,另外保证了子弹距离目标足够近。
1991年,Crimi和Jorgensen对全重量和全尺寸的翅果型减速器进行了试验[16],同时对不同尺寸的尾翼,以及在翼上不同载荷情况下进行了分析研究。
Pillasch和Pangburn利用立式风洞实验进一步研究了带脉冲推进装置的翅果型减速器[17],获得了翼安装角为30度时的气动力系数。
1996年Crimi用有限元方法对无伞末敏弹的尾翼进行了建模[18],在考虑了弹体对弹翼气动干扰的情况下建立了运动方程,最终计算出来的结果与试验得到的结果类似。
韩子鹏、舒敬荣、刘昌源、张邦楚、魏靖彪曾提出了一种达到弹体稳态扫描运动的技术,即翼尖加上配重[5] 、[6]、[7]。这种方法利用由弹丸质量分布的非对称性及空气动力强非对称性来实现旋转共振运动,从而达到稳态扫描的目的。
鉴于稳态扫描段对单翼末敏弹作战效能的重要影响,顾建平、韩子鹏通过考虑它的强非对称性的气动力参数,利用基于四元数表示方法的方程进行了仿真,且列举了翼端物重、转角、弹重和翼长等参数对扫描频率、扫描角、铅直落速、及扫描间距的影响[11]。
王爱中[8]建立的双翼无伞末敏弹实验模型的尾翼采用了尺寸不同的平板,而后进行飞行试验,最后分析了该模型的运动状态和气动力与关系问题。
周志超[21]通过设计无伞末敏弹外形,以及进行风洞实验,转速测量,研究复杂外形弹箭流场网格生成方法,编制弹箭流场优尔自由度计算程序,通过仿真提高了静稳定性。
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