子母弹分离模拟

背景介绍：

集束弹药俗称子母弹，其分离过程中子弹要在母弹的干扰流场中飞行一定时间以后，才能自主控制飞行。因此，子弹如何准确、安全、迅速地从母弹中分离出来，关系到整个子母弹武器系统的安全，以及武器系统的攻击效能。由于子母弹组合体外形比较复杂，导致子母弹的干扰流场极其复杂，子弹在母弹干扰流场中飞行时所受到的气动力也非常复杂，因此研究其干扰机理，认清其变化规律对弹体结构设计和子母弹的抛撒方式有着重要的指导意义。

子母弹气动干扰模拟：

计算条件：马赫数3，高度5km，攻角为零；Z方向分别取位置0.716m，1.216m，1.716m;X方向分别取2.497889m，2.997889m，3.497889m。

结论：子弹头部激波和尾部的膨胀波均对母弹产生较大的影响，激波打到母弹上，使得母弹弹体上的流线呈现明显的不对称。

子母弹分离过程数值模拟：

子母弹外形如图所示，母弹周向布置4个子弹。

超音速子母弹分离，由于子弹、母弹之间的激波干扰，使气动力变化尤为复杂。本文计算了子弹在一定初始速度和角速度作用下的运动轨迹，子弹初始时刻由火工品炸开距离母弹一段距离，准定常时间步长取 1ms，经过 8ms 子弹距离母弹较远，可认为已安全分离。

来流条件：

马赫数3，高度5km，攻角、侧滑角为零；

移动部件部件物性参数：

质量=450kg，惯量Ixx=126.758 ,Iyy=126.756 ,Izz=2.233, 参考面积=1.2平方米，参考长度=0.0039m；移动部件的质心坐标，左子弹（2.997889，0.716，0），右子弹（2.997889，-0.716，0），上子弹（2.997889，0，0.716），下子弹（2.997889，0，-0.716）；

移动部件初始速度和角速度：

左子弹速度（100 70 0.0） 角速度（0.0 35 35 ）；

右子弹速度（100 -70 0.0） 角速度（0.0 -35 -35）；

上子弹速度（100 0.0 70 ）角速度（0.0 35 35 ）；

下子弹速度（100 0.0 -70）角速度（0.0 -35 -35 ）。

计算结果：

初始时刻对称面和横截面的等马赫图，高速气流在子弹头部形成激波，气流经过头部压缩后进而膨胀，由于子弹离母弹较近，气流在经过弹仓前台阶处膨胀后经弹仓壁面压缩，形成过膨胀压缩，并与子弹头部的激波相互作用。气流在弹仓底部拐角区域形成涡结构，可见子弹对母弹的流场结构产生严重干扰。