QJ 2871-1997 弹道导弹和运载火箭空气动力试验方法.pdf
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1、L.J 中国航天工业总公司院天工业行业标准QJ 2871-97 弹道导弹和运载火箭空气动力试验方法1997-03-10发布1997-10-01实施中国航天工业总公司发布E次1 范围“.”. . H (1) 2 引用文件. (1) 3定义. . .(2) 4 一般要求.,. . . . . ( 2) 5 详级要求. (在方法l1弹箭选形漠i力试验,.7)方法102弹(箭加凸起物测力试验.(8)方法103空气舵选形漠i力试验“.(10)方法104燃气量在选形测力试验.(12)方法105弹箭滤力试验.u. . (14) 方法106咳管气动佼链力短试验.”(16)方法107擂绑火箭测为试验.(18)
2、方法I白8弹箭动导数试验.(20) 方法201弹箭体测压试验.“. . (22) 方法202尾翼测压试验. . . . (24) 方法301弹箭跨声速脉动压力试验.(26) 方法401弹曹营弹性模型气动温尼试验.(29)方法501弹箭两级串联分离试验.,. . . (31) 方法5白2助推火箭分离模拟试验.(34) 方法601外流与破流干扰试验. (36) 方法创2簇式喷管底部流动特性试验c.H (39) 中盟航天工业总公司航天工业行业标准弹道导弹和运载火箭空气动力试验方法QJ 2871 97 E范围1.1 主题内容本标准规定了弹道导弹和运载火箭空气动力试验的分类及其各项试验的目的、设备和测量
3、仪器及模型要求、试验条件、试验程序及数据处理要求等。1. Z适用范理本标准适用于战路、战术弹道导弹简称弹和运载火箭(简称箭空气动力只洞试验。I. 3分类1. 3. 1 测力试验za.弹箭选形苦磁力试验3b.弹(箭加凸起物测力试验事空气舵选形测力试验pd.燃气舵选形澳i力试验pe.弹(费苦测力试验zf.喷管气功饺链力矩试验丰富捆绑火箭测力试验zh.弹(苦苦动导数试验。1. 3. 2 测压试验za.弹(箭体测压试验。尾翼测压试验。1.J.J 弹(箭跨声速脉动压力试验。1. 3. 4弹箭弹性模型气功阻尼试验1. J. 5 弹箭两级串联分离试验。1. J.岳助推火箭分离模拟试验。1. J. 7外流与喷
4、流干扰试验。I. J. 8簇式瘦管底部流动特性试验。2主rm文件中毒航天工业总公司199703 IO批准”97-10-01实施1 QJ 2871 97 GJB 1179 高速风洞和低速风病流场品质规范QJ 1637 跨超声速风病模型通用规范QJ 1884 风满应变天平通用规范QJ 2119 跨、超声速风满导弹测力试验结果应用与分析QJ 2283 高超声速风满测力标准模型试验规范Q 2593 航天飞行器跨超声速风满测应试验方法QJ 2721 航天飞行器跨超声速风满测力试验方法Q 2798航天飞行器炮风满满力试验方法3定义3. 1 芯级掘绑火箭的中心主火箭。3.2纵向气动力通常指输向力、法向力和俯
5、仰力矩的总和。3. 3 纵向气动系数通常指辙向力系数、法向力系数、俯电力量E系数和压心系数的总和3. 4横向气动力通常指横向力、偏航力量E和滚转力矩的总和。3. s 横向气动系数通常指横向力系数、偏就为矩系数和滚转力量巨系数的总和。4 般要求4. l试验文件4. 1. 1 由委托试验单位提出试验任务书。4. 1. 2 试验单位应根据试验任务书编写试验大纲4. 2 凤洞4. 2.1 按弹箭飞行参数马赫数、雷诺数、攻角等和试验内容选择凤泪。4.2.2 风洞流场品质合格对于低、跨、超声速风洞流场品质,应符合GJB1179的规定。常规高超声速风洞马赫数分布的均方根偏差应符合下表要求表Ma 5 6 7
6、自2 10 量军方根镰盖的马幸事;! 0. 020o. 025 I o. 025o. 030 I o. oaoo. 035 I o. 035o. 040 I o 0400.045 数分布 4.3那量晏置和仪器4. 3.1 对测力试验,首先应根据试验内容选择测力天平试验模型气动力的最大筐与天平实用量程前关系,应符合QJ1637 ft 6. 2. 7条的有关规定e如果需重新设计天平时,应符合2 QJ 2871 97 QJ 1884中第5、6,7章的规定。对测量装置的要求应符合QJ2721中第6章的有关规定。4.3.2测应试验对测量装置的要求,应符合QJ2593中6.1条和6.2条的规定。4. 3.
7、 3动态测量采集系统精密度应满足试验要求。4.3.4泌量装置的灵敏度、量程的选取应与试验要求相匹配。4.3.5 马赫数和模型姿态角控制精密度,应符合QJ2593中第7章的规定。4.3.6测量仪器和设备均应校混合格,并符合周检时间要求。4.4确定试验项吕和内容的主要依据4.4. I 弹(箭总体技术要求和参数,主要有3也外形尺寸zd.弹(箭)质量、质心和转动惯量隧飞行时间的变化zc,推力矢量控制方式zd.发射方式。4. 4. 2 多级弹箭)级间段参数,主要有2a.两级分离方式和程序3也两级分离面位置z级!可距离乡d.排焰孔形式、位置、形状、尺寸和个数事e.上面级后底和下在吉级前底的外形尺寸及附加物
8、的位置和外形尺寸。4.4.3 助推火箭总体参数,主要有2a.各助推火箭的质量、质心及转动惯量3b.助推火箭与芯级连结支点的位置及支点处分离力和作用对问a4.4.4发动机类型和参数,主要有2也液体或固体sb.喷管型式、尺寸和布局3性能参数z燃烧室压力布温度,喷管出口马赫数、压力、温度、比热比和气体常数4.4.S弹道和姿态控制参数,主要有2a.弹道参数z飞行马赫数辛苦离度事b.姿态控费参数z飞行攻角、滚转角、矢量控制力和执行机构摆角。4.4.6结构特性参数,主要有2沿轴肉的质量分布和限度分布;磊.00有振动频率、摄望及结构应尼对应亮体温度。4.S模型模型设计原则是根据空气动力学招似准则,在保证试验
9、设备运转良好始条件下,模拟或部分模拟弹(箭或其部件在飞行时的绕流情况。4. 5. I外形模拟4. s. I. 1 几何外形相似。4. s. 1. 2模拟弹(箭体上凸起物应考虑试验雷诺数和飞行雷诺数的差别对凸起物离度模3 QJ 2871 97 算计式公列下用采以可件时度UU离队物坦起bL凸响型影模当TJ 白”拟hF垂泪=.,. l m /JF 当芋在.5时乱F(h,-0. SBF) hm二0.5B”十二三7万?一,.4 .(2) 0. 37L /Jm一-0.2. ( 3) 且o,_口,31LB一一一H.“)F R:1 式14中:hm一模型凸起物高度,m号hF 弹(箭上凸起物高度,m; Bm一模型
10、建靖西边界层厚度,m/JF一一弹箭忌端面边界层厚度,四FN.模型缩尺比锦z, 模型沃度,m;L 弹箭体长度,m;R一一以弹(箭体t主度为参考长度的雷诺数事R,.一一以模型长度为参考沃度的雷诺数。4.5.2 囔流模拟4. s. 2. 1 模拟喷管出口附近啧流边界形状及气流参数。4. s. 2. 2 测力试验不包括底压可用冷喷流模拟e要求保持喷管出口马赫数M町、暖流出口膨胀角或压缩角)u相同。R贯流出口膨胀角的函数关系为z时玄机,矶,凡巧,即. (5) 式中,p,一一哥哥口静压,Pa;p一一外流静压,Pa;Y;一一喷口流比热比gr一一外流比热比2M.; 喷管出口马赫数zM.= 外流马赫数z6” 喷
11、管出口半角,。)。4.5.2.3用小火箭发动机模拟喷流可同时滤力、澳压、测熟,但应对热流进行全尺寸换算。4. s. 3 缩尺比例4 QJ 2871 97 在跨、超声速情况下,缩尺比例应符合QJ1637中6.2条的规定在高超声速情况下,缩尺比钝应符合QJ2283中第7章灼规定4.5.4质量和质心在跨、超声速情况下,模型的质量应符合QJ1637中6.3条的规定e在离超声速情况下,模型的质量应符合QJ2798中6.z. 1条的规定要求模型的质心靠近给定试验件的质心e4. s. s 强度和翻度在踌、超声速情况下强度和限度应符合QJ1637中6.4条和第9章的规定在高超声速情况下,强度和副度应符合QJ2
12、283中第7章部规定4. s.岳结构和制造精度4.S.6.1 在跨、超声速情况下,结构和创造精度应符合QJ1637中第8章的有关规定。在高超声速情况下,结构和秘造精度应符合QJ2283夺第7章的规定4. s. 6. 2高超声速风满模型的测压孔内径不大于2m血。4. s. 7验收与安装验收与安装应符合QJ1637中第12章始规定。4.6戴德采集和处理4.6.1 jg力试验事睡力试验应符合QJ2721中第8章始有关规定4. 6. 2 i则应试验事曾压试验应符合QJ2593中6.3条、9.l条、9.2条的规定4.7气流参数计算和数据修正4.7.1气流参数计算气流参数计算应符合QJ2593中9.l条和
13、9.2条的规定。4. 7. 2 ill力试验数据修正测力试验数据修正应符合QJ2721中第9章的规定4.8测力试验结果精密度和不确定度的计算方法测力试验结果精密度和不确定度的计算方法,可参照QJ2721中附录B(参考件的方法计算,但重复试验子祥应包括不同魏试验测量始气动力数据。4.,试验程序4.9. 1 1则力试驻程序事睡力试验程序按QJ2721中第11章的统定。4. 9. 2 测压试验程序喜酷压试验程序按QJ2593中第8章的规定。4.10试验结果评定试军主结果评定内容包括2a.评定模拟条件满足的程度并分析对试验结果的影响sb.分析试验数据与理论计算或估算数据的差别,对试验数据进行评估s5
14、QJ 2871 97 在使用参数范围内,若气功特性变化规律异常,需对试验各环节进行评定,并提出解决办法3d.若未能达到试验目的李必须分析原因,得出确切的结论:评定试验精密度gf.对试验结果作出评价,并指出试验结果可用、基本可用或不可用。4.11 试验报告编写由试验单位按QJ2721中第12章的格式,并结合具体试验内容编写。其主要内容包括摘要、符号、引言、试验描述设备和仪器、模型等、试验条件与数据处理、试验误差、试验结果和讨论。4. 12试验结果分析报告编写自委托试验单位编写。报告内容包括2a.试验目的和情况简介gb.修正风满试验与飞行条件差别对气功力系数的影响,按QJ2119中第5章和第E章的
15、方法处理。修正由于试验未完全模拟对其它试验数据的影响z各方案气功特性分析与比较、试验数据与理论计算数据的比较2d.在使用参数范围内,气功将在变化规律异常现象分析等z指出存在问题z包括未能达到l试验目的的原因,对试验精密度、方案及异常现象分析结论说明,并提出初步解决办法zf.对气功设计方案和试验结果盖住评定。推荐最优气功设计方案,并指出试验结果可用、基本可用或不可用。s 详细要求6 QJ 2871 )7 方法101弹箭)选形渎tl力试验1 目的在满足总体要求下,优选弹(箭的气功外形和尺寸。试验在方案论证阶段进行。2 设备和测量仪器2. 1 设备试验设备为跨、超声速风洞。2. 2 llll量仪器主
16、要测量仪器有za三至六分量天平gb.压力汁。3 模型根据预选的几种外彩方案设计模型。模型的设计和制j造要求应符合QJ1637中第6章和第8章的有关规定。4试验条件试验条件一般为ga.马慈数,o.4 4. “ h攻角,210,c.边界层为满流。5 J量参数主要测量在罚一马赫数下,底部压力和纵向气动力磁攻角的变化。6试验程序试验程序按QJ2721第11章的规定。7数据处理要求试验数据处理按QJ2721中8.2. l条的统定每8试验结果评定试验结果评定按一般要求中4.10条的规定。7 QJ 2事7197 方法102弹箭)加凸起物的测力试验1 目部选择弹箭体上凸起物布局方案及其尺寸。试验一般在方案阶段
17、进行。此项试验在条件具备时,可与弹(箭选形试验合并进行。2选择原则通过撼力试验,2题量弹(箭)滚转力短路马赫数、攻角积滚转角的变化,以最大滚转力矩系数不超过滚动控制设计允许值为原则,确定凸起物布局方案及尺寸。3设备和测量仪器3. 1设备试验设备为跨、超声速JXl.,i阁。3.2测量仪器主要测量仪器为六分量天平。4模型在弹箭)模型上,用安装不同布局和尺寸的凸起物来实现各种凸起物方案漠!力试验。因此,凸起物模型必须是可拆卸的。模型的设计和创造要求应符合QJ1637中第6章和第8章的有关规定。5试验条件试验条件一般为za.马赫数,o.4 4. O; b.攻角,210勺滚转角,o。350。或根据经验绘
18、出范围); d.边界层为端流。岳测量参数主要测量在向一马赫数下,滚转力短和纵向气动力随攻角和滚转角的变化e7试验程序试验程序按QJ2721第11章的规定es测量步骤8 QJ 287呈918. 1 确定滚转角在最大攻角和跨、超声速状态下,测量滚转力矩施滚转兔的变化,找出对应最大滚转力矩的滚转角事.2酒量滚转力短对应上述滚转角,测量滚转力短跑马赫数、攻角始变化若满足滚动控制设计要求,则可确定已超物方案9数据处理要求试验数据处理要求为za.给出量重大攻角和跨、超声速状态下,滚转力矩系数施滚转角的变化,我出对应最大滚转力矩的马赫数和滚转角zb.在上述马赫数和滚转角状态下,给出各方案的滚转力矩系数磁攻角
19、的变化事绘出最大攻角和确定的滚转角状态下,滚转力矩系数随马赫数的变化gd.给出弹(箭的轴向力系数、法向力系数、俯仰力矩系数磁马赫数和攻角的变化e10试验结果评定试验结果评定按一般要求中4.10条的规定9 QJ 2871 97 方法103空气舵选形那为试验1 EIB9 选择空气舵面类型翼端舵后缘舵、全动舵)及尺寸,提供弹在飞行时,可能的最大能王军控制力矩试验在方案设计阶段进行2选择原则2. 1舵面效率高舵面效率以相同舵面军央情况下,向一攻角,有、无舵偏角的法向力系数或俯仰力短系数的差值除以舵偏角的值来衡量。2. 2转轴位置通过测量舵峦压心,确定合适的转轴位置a3 设备和那量仪量3. 1设备试验设
20、备为药、超声速风洞3. 2 Z题量仪器主要测量仪器为六分量天平4模型模型为单独舵面与部分弹体、尾翼与舵面的组合体。要求按QJ1637中7.3条半模型的设计方法设计。模型创造要求符合QJ1637中第8章的有关规定。5试验条件试验条件一般为2a.马藩数,o.4 4. O; b.攻角,2十四气滚转角,o350。或根据经验绘出范围)I d.舵偏角,o30;边界层为满流6 测量参数主要测量在同一马赫数下,纵向气动力、滚转力短、钱链力矩随攻角、滚转角和舵偏角的变化。10 QJ 2871 97 7试验程序试验程序按QJ2721中第ll章的规定。8数据处理要求将试主主数据处理为纵向气动系数、绞链力短系数、滚转
21、力矩系数随马赫数、攻角、滚转角和能偏角的变化。9 试毒量结果评定试验结果评定按一您要求中4.10条的规定。11 QJ 2871-97 方法104煤气舵选形测力试验1 目的通过滤力,优选升力梯度满足姿态控制系统设计要求的阻力小、饺链力矩小的燃气舵部外形尺寸试验在方案阶段进行2设备和那蠢仪器2. 1设备试验设备为半开口自由射流越声速风满2. 2 jg量仪器主要事售量仪器为三至六分量天平。3模型及囔滚模拟3. 1 模型模型要求为2a.燃气舵商及其相对发动机喷管出口部位置,按同一比例缩尺,b.风混喷管出口半角与发动机理雷管出口半角相同乡c,模型的设计和创造要求应符合QJ1637中第6章和第8章的有关规
22、定。3.2 喷流模拟模拟要求为za.发动机喷管出口马赫数zb.尽可能模拟喷流比热比3c.发动机喷管出口静压与环境压力之比(以下简称压力比4试磁条件试验条件一般为za.马赫数z发动机喷口马赫数sb.燃气舵铺角,o30勺压力比e5 测量参数主要测量在同一压力比下,纵向气动力随燃气舵偏角的变化6 试验程序试验程序按QJ2721中第11章的规定12 QJ 2嚣7197 7 数据处理要求试验数据处理要求为za.绘出盟主力系数、升力系数、压心系数(或绞链力量E系数随压力比和燃气舷偏角的变化$b.如用空气模拟喷流,对比热比影响应进行修正。8试验结果评定试验结果评定按一般要求中4.10条的规定。13 QJ 2
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