[发明专利]一种多模切换超空泡航行体加速段动力学特性分析方法

权利要求书

1.一种多模切换超空泡航行体加速段动力学特性分析方法，其特征在于，包括：

建立超空泡演化模型，获取超空泡在航行体加速过程中的形态变化；

根据所述超空泡在航行体加速过程中的形态变化，对所述航行体和空化器进行受力分析；所述空化器位于所述航行体头部；

根据对所述航行体和空化器的受力分析结果，构建超空泡航行体加速段动力学模型；

通过所述超空泡航行体加速段动力学模型，对目标超空泡航行体在加速段的动力学特性进行分析；

所述航行体和空化器的受力分析结果，包括：

所述空化器在航行体坐标系下的受力数据；

所述空化器的作用力相对于航行体质心的转动力矩；

所述航行体在弹体坐标系下的重力数据；

所述航行体受到的推力；

所述航行体的尾舵在弹体坐标系下的作用力数据以及对应的力矩；

所述航行体的尾舵滑行力以及对应的力矩；

所述航行体在弹体坐标系下的浮力数据以及对应的力矩。

2.如权利要求1所述的一种多模切换超空泡航行体加速段动力学特性分析方法，其特征在于，所述建立超空泡演化模型表示为：

其中，R_c表示超空泡半径；R_n表示空化器半径；x₁＝2R_n，表示超空泡模型中二阶曲线分离点；x表示超空泡截面到空化器的距离；R₁表示x＝x₁点处的超空泡半径；R_k表示超空泡最大半径，L_k表示超空泡长度；C_x0表示空化器零升阻力系数；σ表示空化数。

3.如权利要求1所述的一种多模切换超空泡航行体加速段动力学特性分析方法，其特征在于，获取所述空化器在航行体坐标系下的受力数据，包括：

获取航行体所处流体环境的密度ρ、空化器速度V_c、空化器截面积S_c、空化器升力系数C_l、空化器阻力系数C_d以及空化器攻角α_c；

根据所获取的数据计算出所述空化器在速度坐标系下的升力F_cl和阻力F_cd；

基于所述空化器在速度坐标系下的升力F_cl和阻力F_cd，结合航行体侧滑角β_c，计算出所述空化器的受力在航行体坐标系下沿X、Y、Z轴的分力。

4.如权利要求1所述的一种多模切换超空泡航行体加速段动力学特性分析方法，其特征在于，获取所述航行体在弹体坐标系下的重力数据，包括：

获取所述航行体的重力在地面坐标系下沿X轴和Y轴的分力；

将所述航行体的重力在地面坐标系下沿X轴和Y轴的分力，转化为所述航行体的重力在弹体坐标系下沿X轴和Y轴的分力。

5.如权利要求1所述的一种多模切换超空泡航行体加速段动力学特性分析方法，其特征在于，获取所述航行体的尾舵在弹体坐标系下的作用力数据，包括：

获取尾舵长度r_s、航行体尾部半径R、航行体深度z(t)、航行体头部到质心距离L_c以及空化器位置，结合超空泡半径R_c，通过计算得出所述航行体的尾舵沾湿率I(t,τ)；

基于所述尾舵沾湿率I(t,τ)，结合航行体的尾舵在速度系下沿X轴和Y轴的分力、尾舵舵角δ_f、尾舵处攻角α_f和尾舵处侧滑角β_f，计算得出所述航行体的尾舵作用力在弹体坐标系下沿X轴和Y轴的分力。