Page 32 - 《爆炸与冲击》2026年第01期

第 46 卷 李 腾，等： 多航行体水下发射弹道干扰特性影响数值研究 第 1 期

21 世纪是海洋的世纪，海洋军事力量的发 Free surface
Air
展促进了水中兵器和水下武器的研究进步。潜
Water
艇作为海军的重要攻击手段之一，可下潜至深水 Water-exit process
环境避免被雷达发现从事隐秘活动，深入敌后区 Water-exit cavitation
域实现军事打击，具有足够大的自给性、作战半 collapse stage
径和续航能力。
由潜艇发射的潜射导弹具有射程远、威力
大、精度高、隐蔽性和机动性良好等优点。随着
科技的进步，各类水下反导反潜武器应运而生，
对潜射导弹的突防能力产生了较大威胁。水下 Underwater motion process
多弹齐射方式可有效地提升突防概率，提高潜射
导弹的攻击性和生存性能。水下多弹齐射指在 Stage of cavitation developmenta
fracture and shedding
短时间内将具有一定空间间距的多发弹体连续
弹射出水的过程。航行体水下发射需要经历出
Shoulder cavitation Projectile
筒、水中航行和出水 3 个阶段，如图 1 所示。在
水中航行阶段，弹体表面的空泡演化和运动稳定
性受横流、初始发射状态等多种因素影响，运动 Tube ejection process
期间处于复杂多变的流场环境中。多航行体水
Launch tube
下发射时，流场更复杂，初始状态（如航行体的空 In-tube high-
间排列方式、发射速度及横流等）对弹体受力及 pressure gas
弹 道 偏 转 的 干 扰 更 大 。 不 合 理 的 空 间 排 列 方 图 1 水下发射的不同阶段
式、太高或太低的发射速度及较大的横流均可 Fig. 1 Different stages of underwater launch
能使弹体的运动姿态偏转过大，弹道失稳，从而导致水下发射失败。因此，研究不同参数对多体水下发
射运动弹道变化的影响具有重要意义。
对水下发射问题的研究主要有理论分析、数值仿真和实验 3 种方法。由于水下发射问题具有强非
线性、瞬态不稳定性及非定常性等特点，且影响水下发射成功率的干扰因素众多，各影响因素相互耦合，
很难进行理论求解，研究方法主要为数值仿真和实验。随着计算机技术的发展，利用流体仿真软件模拟
航行体的水下发射过程，已成为水下发射问题的重要研究方法。
目前，对单航行体水下发射的研究主要集中在 3 个方面：出筒阶段，筒口气团演变及水流倒灌对模
型运动及发射平台的影响；水中航行阶段，不同干扰变量对弹体运动姿态、空化流场结构变化、空泡稳定
[1]
性及尾涡演化的影响；出水阶段，大过载及空泡溃灭载荷对航行体运动姿态及内部结构的影响 。
关于出筒阶段的数值仿真，Kunz 等 [2-3] 建立了预条件隐式算法，求解了多相流问题，并利用动网格方
法分析了航行体水下垂直点火发射的运动过程；黄建春等 [4] 发现，柱状物体弹射出筒后，模型尾部的气
泡内部压力衰减迅速，并在短时间内到达静水压力值；殷崇一 [5] 利用有限体积法模拟了潜射航行体水下
发射出筒后筒内的流场变化，确定了导弹所受最大载荷的产生时刻和危险位置，分析了导弹出筒过程中
的压力和加速度载荷冲击，并计算了导弹水平和竖直发射的水中运动过程；张红军等 [6] 模拟了横流影响
下的航行体出筒过程，采用混合多相流模型和动网格方法，分析了航行体出筒时的相云图、压力变化和
弹道变化特性；张晓乐等 [7] 考虑横流和航行体出筒过程对筒口气泡脉动的影响，模拟了模型出筒后的筒
口压力场变化，得到了筒口压力场的气泡脉动特性；曹嘉怡等 [8] 采用 FLUENT 软件，研究了潜射航行体
在水下垂直发射过程中发射管内的流场结构变化特性，发现高温燃气在喷管内产生激波，随着燃气流的
发展产生复杂的波系，从而影响航行体的受力和喷管。
关于水中航行阶段的研究，赵一帆 [9] 对航行体的水下垂直发射过程进行了三维数值仿真，分析了发
射时序对航行体运动的影响，以及首、次发航行体的表面压力与流场变化，研究了模型出筒后发射筒内

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