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摘要固体燃料冲压发动机作为一种比较新型的动量装置，其具有结构简单、成本低、比冲高等优点，目前已成为下一代远程及超远程增程炮弹的首选动力装置。提高现有发射技术性能，与炮弹增程技术相结合来提高弹丸射程，进而提高命中概率和毁伤能力。 本文以战斗飞行马赫数为 3 的 125mm 冲压推进弹丸为研究对象，采用理论分析，数值仿真，几何建模等研究方法对冲压推进弹丸的结构组成以及弹丸气动特性进行了研究。 本文首先根据流动数值仿真结果确定了符合设计要求的进气道设计方案，确定了喷管尺寸，并且冲压发动机的推力校核也符合要求。最后还根据资料进行了冲压推进弹丸各个部件的设计以及装配。31133
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毕业论文关键词 固体燃料冲压发动机 炮弹增程 气动特性 结构
Title Projectile Aerodynamic And Structural Design of 125mm Ramjet Propulsion
Abstract Solid fuel ramjet is a relatively new momentum device,it has the advantages of simple structure, high specific impulse and many other advantages，it has become the first choice of next generation remote extended range projectiles.According to improve the performance of the existing transmission techniques and combine with the extended range projectile technology, it can not only improve the projectile range can also improve the projectile terminal velocity, and then improve the hit probability or increase the damage ability.This paper mainly study characteristics and structural design of 125mm ramjet projectile aerodynamic which fight speed is 3 Mather.The integrated use of geometric modeling, numerical flow simulation, research methods of data analysis to study the projectile aerodynamic characteristics on ramjet projectile.According to the results of numerical simulation were established to meet the design requirements of inlet.This paper also identifies the nozzle size and thrust, ramjet engine is also in line with the requirements of verification.Finally, according to the data for the design of ramjet assisted range projectiles of each parts and assembly.
Keywords Solid fuel ramjet, Aerodynamic characteristics, Structure, Extended range projectile
目 录
1 绪论 . 2
1.1 冲压增程弹丸研究进展 . 2
1.2 固体燃料冲压发动机研究进展 . 4
1.3 冲压增程弹丸工作过程 . 5
1.4 冲压增程弹丸的关键技术 . 5
1.5 本文的主要研究工作 . 6
2 固体燃料冲压推进增程弹丸的初步设计 . 8
2.1 研究方法 . 8
2.2 弹丸头部设计 12
2.3 进气道设计 13
3 固体燃料冲压发动机的喷管设计与推力校核 20
4 固体燃料冲压增程弹丸的结构设计与装配 24
4.1 结构设计 24
4.2 各部件三文图及装配 26
4.3 质量计算 30
结 论 . 32
致 谢 . 32
参考文献 . 33
1 绪论 国防科技工业是国家的战略性产业,是国防现代化重要的技术和工业基础。火炮则 是当今国防力量重要的武器装备之一,是在各国军队中装备数量最多,使用最频繁的武器类型。它具有毁伤威力大,抗干扰能力强, 持续战斗力强,反应速度快,攻防性能兼备等特点。 随着科学和技术的发展,将来的战争很可能是高技术、高消耗的局部型战争。一些国家在销毁大规模毁伤性武器的同时却在大力发展各种新式常规武器。如何提高现有火炮射程实现远程打击一直各是国关注的焦点,各国有关部门都在加紧研究各种新的发射技术和炮弹增程技术[1]。传统的弹丸射程增加方法主要有增加弹丸出膛速度、底排增程、火箭助推增程等，但传统方法增程率不高，这就要求开发更新的技术来提高火炮射程以满足日益增加的现代战争需求。随着固体燃料冲压发动机（SFRJ）技术取得长足的进步，冲压发动机在弹丸上的运用也成为了各国研究的重点。 1.1 冲压增程弹丸研究进展 应用增程技术不仅可以减少新产品的研发费用,而且可以合理的发挥现有武器的功能,使火炮射程更远,精度更高和机动性更强,采用加装冲压发动机的新型弹种以提高射程具有重要的研究意义。固体冲压发动机增程技术是发动机助推增程技术之一。该技术是将空气从炮弹头部引入燃烧室,与贫氧推进剂混合燃烧后从喷管喷出,为炮弹增速,可实现全程动力飞行[2]。 冲压推进弹丸具有增程率高、比冲高、安全性高和成本低等优点，因此近些年各国争相花费大量人力财力研究这项技术。尤以瑞典、美国、荷兰、韩国、南非等国取得的进展较为突出。 文献[3]对国内外近期的冲压推进弹丸的发展做了详细的叙述。70 年代末，美国陆军弹道实验室就展开了冲压推进弹丸的研究工作， 其起初研究的是75mm 冲压推进旋转稳定弹方面的内容，然后就开展了有关 203mm 冲压推进尾翼稳定弹的研究。 75mm弹（图1.1）采用的是皮托型进气道，其冲压发动机内没有设计点火装置，燃料的点燃是通过进入到燃烧室的气流所产生的高速进气冲压产生的高温来实现的。82 年首次进行了发射试验，仪器测得弹丸出膛初速为 4.3马赫，最终射程达到了12km，而且弹丸成功实现了自行点火并且弹丸的飞行比较稳定。203mm 弹（图1.2）采用的是中心体进气道，弹丸装备的进气流量控制装置是按照推力等于阻力的伪真空弹道(推力大小等于阻力)来设计的，试验得到的射程达到了 60km。
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