Page 22 - 《爆炸与冲击》2026年第01期

第 46 卷 李 尧，等： 结构体高速倾斜入水的尾拍载荷及姿态稳定性 第 1 期

1.0 6 0.12

8.0 θ=90°, α=5° θ=90°, α=5° 0.10 0.08 θ=90°, α=5°
6.0 θ=80°, α=5° 4 θ=80°, α=5° 0.08 0.06 θ=80°, α=5°
θ=70°, α=5°
θ=70°, α=5°
0.02
4.0 θ=60°, α=5° 2 θ=60°, α=5° 0.06 C mz 0.04 0 θ=70°, α=5°
θ=60°, α=5°
−0.02
2.0
C mx /10 −4 −2.0 0 C my /10 −3 0 C mz 0.04 −0.04 0 5 10 15 20 25
−0.06
0.02
Time/ms
−4.0 −2 0
−6.0 −4 −0.02
−8.0 −0.04
−1.0 −6 −0.06
0 50 100 150 200 0 50 100 150 200 0 50 100 150 200
Time/ms Time/ms Time/ms
(a) Impact and tail slapping stage
0.04 0.8 1.6
0.03 θ=90°, α=5° 0.6 θ=90°, α=5° 1.2 θ=90°, α=5°
θ=80°, α=5°
θ=80°, α=5°
0.02 θ=70°, α=5° θ=70°, α=5° θ=80°, α=5°
θ=70°, α=5°
θ=60°, α=5°
θ=60°, α=5°
0.01 0.4 0.8 θ=60°, α=5°
C mx 0 C my 0.2 C mz 0.4
−0.01 0
−0.02 0
−0.03 −0.2 −0.4
−0.04 −0.4
280 290 300 310 320 330 340 280 290 300 310 320 330 340 280 290 300 310 320 330 340
Time/ms Time/ms Time/ms
(b) Cavity collapse stage
图 9 入水结构体三向力矩系数时历曲线
Fig. 9 The time-history curves of the three-directional moment coefficients of the water entry vehicle

图 10 为不同入水倾角下空泡溃灭阶段三向 1.8
1.6 C x
力矩系数峰值（绝对值）。可以看出： C mx 和 C mz 1.4 C y
的峰值随入水倾角的增大而增大，在 90°倾角入 1.2 C z
水时峰值分别达 0.031 和 1.28；而 C my 的变化规 1.0
律相反，在 60°倾角入水时达到峰值 0.23。入水 Peak moment coefficient 0.8
倾角由 60°增至 90°后，空泡溃灭阶段的 C mx 、 C mz 0.6
0.4
峰值的绝对值分别增大了 46.9%、47.1%，而 C my 0.2
峰值减小了 60%。 C mx 、 C my 和 C mz 与三向载荷幅 0
−0.2
值及结构体沾湿面的分布正相关，其随入水倾角 60 65 70 75 80 85 90
θ/(°)
的变化规律与图 7 的阻力系数峰值类似。
2.3 入水结构体附体载荷分析 图 10 空泡溃灭阶段三向力矩系数峰值（绝对值）
Fig. 10 Peak three-directional moment coefficients (absolute
2.3.1 入水倾角对尾拍尾舵载荷的影响
values) during the cavity collapse stage
图 11 为入水结构体尾舵布局及舵自由度示
意图。将俯仰方向的尾舵 1 和尾舵 3 定义为垂 Air
直尾舵，偏航方向的尾舵 2 和尾舵 4 定义为水平
Rudder 3 Rudder 1 Rudder 3
尾舵。 Rudder 1
Rudder 4 Yawing x
图 12 和图 13 分别为不同倾角入水过程中 Lateral x r r
Rudder 4 φ φ
4 个尾舵的轴向力系数 C x 、法向力系数 C φ 曲线， Normal
Axial
尾 舵 的 C x 、 C φ 通 过 式 (10) 计 算 获 得 ， i = 1,2,3
Pitching

C i 依次为轴向、弹体周向（尾舵法向）、弹体 Rolling
时， Water
C r ；参考面积 取尾舵法向
径向力系数 C x 、 C φ 、 S
S rub 。入水空泡演化全过程中， 图 11 入水结构体尾舵布局及舵自由度示意图
平面的投影面积
C φ 在首次尾拍、二次尾拍及空泡溃 Fig. 11 Schematic diagram of layout and degrees of
尾舵的 C x 、
freedom of the tail rudders
011101-8