4-2-4 气动布局的机动性分析 为了使导弹具有良好的机动性,可以从提高导弹的飞行速度、增大弹翼面积、采用良好的弹翼形状和增大导弹可以使用的攻角等方面来考虑。而增加导弹攻角是提高机动性比较简便的方法。但是,增大攻角受到下列二个因素的限制:第一是俯仰力矩性能的非线性;第二是滚动力矩性能的非线性。其中俯仰力矩性能的非线性与气动布局有密切关系。下面我们着重研究第一个原因。 俯仰力矩系数
随攻角
的变化曲线如图4.17所示。
图4.17 俯仰力矩系数
随
的变化曲线 由图可知,在攻角
后,
曲线的线性关系遭到破坏。在
变号时,静稳定性即完全消失,而自动驾驶仪都是按一定的
值设计的,
值改变将导致自动驾驶仪特性变坏。所以导弹在飞行过程中不能使用非线性段的
曲线,亦即不能在
的条件下飞行。因此,我们把攻角
成为导弹的极限攻角。要提高
,应先研究产生非线性的原因。
图4.18 弹翼位置示意图 由空气动力学课程知道,弹身升力随攻角的变化是非线性的,弹身的力矩特性也是非线性的。当攻角增加时,弹身升力占全弹升力的比例愈来愈增加。此时尽管弹翼上的升力变化还是线性的,但整个导弹的总升力与攻角的关系已不再是线性的了。而且由于弹身头部的升力是整个弹身升力的主要部分,所以随着攻角的增加,压力中心向前移动,导致导弹静稳定性降低。
从以上观点出发,则
与
的线性关系和
之值与下列参数有关:
,
。
式中
——弹翼面积;
——弹身最大横截面积;
——弹翼根弦前缘到弹身头部顶点长度(图4.19);
——弹翼平均气动弦长。
这些参数对
影响的实验数据见图4.20。
图4.19 弹身、弹翼参数对极限攻角的影响 根据上述原因的分析,可得出提高
的办法有:
(1)增加静稳定性
,即气动中心后移,这样可得到较高的
(图4.20)。
(2)减小
或
。
如图4.21所示三种气动布局中,对于无尾式气动布局,
及
均最小,故最有利于提高
,对于鸭式气动布局,
最大,故最不利。正常式介于两者之间。
图4.20 气动中心对极限攻角的影响
图4.21 三种气动布局的极限攻角比较 因需用过载较大,因而要求增加弹翼面积,则因弹翼面积增加可以导致极限攻角
的增加,最后可使可用过载增加更快些(图4.22)。
图4.22 弹翼面积对极限攻角的影响