[发明专利]一种适用于高超声速的双轨火箭橇气动外形结构

说明书

本发明公开了一种适用于高超声速的双轨火箭橇气动外形结构，包括大斜面楔形整流结构、整流帽、立柱、圆形卡环和滑靴；大斜面楔形整流结构的纵截面即YZ平面方向截面为梯形+1/4椭圆，俯视方向为梯形；下表面安装四枚滑靴，前后各两枚，用于火箭橇沿轨道滑行；整流帽安装在楔形整流结构的上表面，对未遮盖的发动机头部进行整流；大斜面楔形整流结构的中部设计立柱，立柱为前部尖劈外形，后部为长方体外形，尖劈外形和长方体外形与被试品融合安装；被试品采用圆形卡环卡在在立柱内部。本发明使楔形整流外形气动阻力大幅降低，在现有动力条件下可以实现双轨火箭橇5Ma的运行速度。

技术领域

本发明属于靶场测试技术领域，具体涉及一种适用于高超声速的双轨火箭橇气动外形结构。

背景技术

火箭橇是以火箭发动机为动力，沿专门建造的滑轨高速滑行的地面试验系统，主要模拟武器系统研制过程中有关速度、加速度条件，用于飞机、导弹、航宇飞行器整机或部件等功能考核。

地面试验根据不同的试验目的，可以在对真实环境条件进行模拟的同时实现较好的测量精度，但模拟参数范围受到试验设备的约束。例如，高超声速风洞试验受设备尺度限制，通常无法进行1：1样件试验，同时由于动压最高只能达到十万帕左右，无法模拟几十万帕甚至上百万帕动压的力学环境，因而高速环境下与控制相关的技术方案无法通过风洞设备进行考核；平衡炮由于其加速能力有限，达不到高超声速考核要求；轻气炮受限于其多极次口径加速的发射原理，能加载的战斗部(弹丸)尺寸和质量均相当受限。火箭橇试验能够模拟飞行状态的主要特点，成为目前先进武器地面试验设备中比较有效的一种特殊试验手段，尤其对于带有动态考核事件的超声速高雷诺数气动环境模拟优势更加突出。

随着高超声速武器系统成为当今世界航天航空大国积极发展的关键技术之一，模拟高超声速试验及测试环境，成为地面火箭橇试验技术持续发展的重要研究方向。由于高超声速火箭橇在运行过程中速度快、受地面效应影响大，同时受到恶劣的气动环境和靴轨冲击振动环境，大大降低了火箭橇的运动稳定性，而合理的气动环境，尤其是适当的气动压力环境，可以有效产生气动阻尼，抑制火箭橇的振动情况。因此，设计合理的气动压力环境，对于高超声速运动稳定性具有重要意义。

我国已成功开展了高超声速的单轨火箭橇试验，其气动设计有一定的经验，但是单轨火箭橇沿单根轨道高速滑行，极易发生滚转效应，振动力学环境也更恶劣。双轨火箭橇横跨两条轨道滑行，可负载的载荷较之单轨火箭橇大很多，可适应目前我国大力发展的大载荷战斗部的高超声速火箭橇试验，但是目前国内成功实施的双轨火箭橇最大速度为3.5Ma，未有5Ma双轨火箭橇的气动设计经验和相关资料。

在3.5Ma的中超声速双轨火箭橇的气动设计中，采用的适用于中超声速的负升低阻大斜面气动结构中在3.5Ma速度以下可以提供很好的气动力学环境，满足运动稳定性需求，而将之推至5Ma速度，则气动压力由二十吨以下增至五十吨以上，气动压力过大，滑靴难以承受，以至于恶化了靴轨力学环境，同时现有结构阻力系数过大，动力配置难以实现高超声速。因此需要发展一种适用于高超声速双轨火箭橇的气动外形结构，满足弹道设计和运动稳定的需求。目前对高超声速双轨火箭橇气动减阻同时提供合理下压力抑制振动环境目前未能采取有效措施，也未有相关气动结构的公开报道。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种适用于高超声速的双轨火箭橇气动外形结构，包括大斜面楔形整流结构、整流帽、立柱、圆形卡环和滑靴；大斜面楔形整流结构的纵截面即YZ平面方向截面为梯形+1/4椭圆，俯视方向为梯形；下表面安装四枚滑靴，前后各两枚，用于火箭橇沿轨道滑行；整流帽安装在楔形整流结构的上表面，对未遮盖的发动机头部进行整流；大斜面楔形整流结构的中部设计立柱，立柱为前部尖劈外形，后部为长方体外形，尖劈外形和长方体外形与被试品融合安装；被试品采用圆形卡环卡在在立柱内部。本发明使楔形整流外形气动阻力大幅降低，在现有动力条件下可以实现双轨火箭橇5Ma的运行速度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：