[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

说明书

本发明公开了一种多模切换超空泡航行体加速段动力学特性分析方法；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；根据超空泡在航行体加速过程中的形态变化，对航行体和空化器进行受力分析；空化器位于航行体头部；根据对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；通过该方法可以实现对超空泡航行体在初发射阶段及后续加速阶段过程中的动力学特性进行精准分析。

技术领域

本发明属于水下航行体技术领域，特别是一种多模切换超空泡航行体加速段动力学特性分析方法。

背景技术

如今有关超空泡航行体的动力学建模有很多研究，但大都关注于超空泡巡航段，对于由低速航行到高速航行的加速段鲜有研究。目前的超空泡航行体数学模型均假设速度为恒定值，即假设速度不发生改变，空泡形态也基本不发生改变。基于此，无法探索超空泡航行体从沾湿到被空泡全包裹过程中的弹道特性及稳定性，也无法开展控制器开展控制器设计工作。

因此，如何对超空泡航行体在初发射阶段及后续加速阶段过程中的动力学特性进行精准分析，成为当前研究的关键问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种至少解决上述部分技术问题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，通过该方法可以实现对超空泡航行体在初发射阶段及后续加速阶段过程中的动力学特性进行精准分析。

本发明实施例提供了一种多模切换超空泡航行体加速段动力学特性分析方法，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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；