- 上一篇：制导弹药研究现状综述
- 下一篇：底部排气弹散布分析国内外研究现状综述
无论是气动特性预测、外弹道计算，还是炮弹的气动外形设计，前人们都已做出了大量的研究和努力，也取得了非常好的成绩，但是气动力-外弹道耦合计算却是从近年才开始的研究。
早在1984年，Hassan B和Kunlz D W[1]等人就已经对飞行力学方程+NS方程耦合计算问题进行了研究，不过他们模拟的是平板自由下落的过程。Fujii K[2]使用了同样的方法，通过飞行力学方程和NS方程间的耦合计算，研究了二维翼形的数值仿真并预测了其飞行轨迹。计算结果分别与风洞实验结果和稳态CFD数据库计算结果进行了对照。Guidi A和Chu Q P等人[3]将CFD计算加入飞行模拟器中，用于对再入飞行器在初始设计阶段外形优化，以减少对多个外形进行反复计算所消耗的时间。该文献还指出，将CFD实时模拟与飞行力学结合模拟非常耗费时间，适用于得出初始设计方案后，在详细设计段使用，以得到更精确的数据。在2003年，法国F.Dietrich和Ph.Guillen等人[4]率先对飞行力学和气动力耦合计算进行了研究。他们将CFD拟合出的气动力系数用于飞行力学模型中进行数值仿真，还对不同的炮弹进行了数值仿真。64272
在气动外形设计方面，韩国庆尚大学的Young-Rok Yang和Sung-Ki Jung等人[5]分析了传统气动外形设计费时长、计算量大的弊端，进行了气动外形的最优化研究，大大加大了导弹外形的设计范围。
国内的耦合计算研究虽然起步较晚，但是在气动力研究、外弹道方程求解和炮弹气动外形设计方面都有较好的基础，所以当国外耦合计算的思想传入国内时，国内的学者也能迅速理解和进行独立研究。
在气动力计算研究方面，南京理工大学的王中原教授[6]在1992年使用二次激波-膨胀波计算方法研究了尾裙稳定弹空气动力参数，并编制了气动力计算程序，其计算结果与自由飞试验值相比较为一致，为此类弹丸外弹道设计提供了一个很好的计算工具。论文网
在气动外形优化设计方面，同样是来自南京理工大学的史金光、王中原和常思江等人[7]为鸭式制导炮弹提出了一种气动外形参数的优化设计方法，优化得到的气动外形参数能够保证该弹在飞行过程中稳定性适当，稳定性与操纵性匹配，舵偏角和平衡攻角匹配较好。该优化设计方法可作为此类弹箭气动外形设计的工具。
以上研究都是气动外形中的独立研究，并未联系外弹道过程。2010年清华大学航天航空学院的赵晓利、孙振旭等人[8]分析了飞行力学模拟与CFD模拟之间的关系，开发出基于高精度CFD计算的飞行力学耦合模拟方法。该模拟方法可以通过一次数值模拟即可得到飞行过程中气动力参数及飞行轨迹、飞行速度等的变化过程，不再是某一部分的独立研究，大大减少了计算量。
2011年，中国装备指挥技术学院航天装备系的达兴亚[9]进行了气动力-飞行力学耦合问题的研究。该文开发了一套基于CFD的导弹六自由度运动仿真软件，研究了气动力-飞行力学预测修正耦合方法对弹道仿真结果的影响。该文在CFD计算中引入了多重网格加速收敛算法、双时间步长算法，并发展了基于MPI的并行计算；在耦合计算中采用了一到三阶Adams预估校正法求解飞行力学方程，并对三种预估校正法的仿真结果进行了讨论。
由于现代战争对各类炮弹的射程、精度、机动性都提出了较高的要求，导致各类炮弹武器系统的结构日趋复杂，研制周期延长，成本也大幅增加，这使得基于气动力-外弹道耦合计算的气动外形设计这项工作变得十分重要。通过调研以上国内外的研究状况发现，虽然这项工作起源国外，但国内对这项工作已经非常重视，也就相关方面做了大量的工作并取得了一定的成果。本毕业设计针对某超音速旋转弹的气动外形进行设计，考虑弹丸气动外形对飞行弹道的影响，探讨气动力-外弹道耦合计算在气动外形设计中的应用。