带缓冲头罩航行体入水降载动力学特性分析
摘要
随着海上军事技术的日益发展，对导弹空投入水时的性能要求不断提高。在入水过
程中，航行体接触水面的瞬时，表面会受到来自水体的巨大砰击力，使其结构发生变形
破坏或造成动能损失，无法达到预期打击目标。为提高航行体在跨介质过程中的抗冲击
性能，本文基于LS-DYNA平台，对其进行有限元建模及数值分析，研究了关于航行体
头罩形状、缓冲材料、入水初速度、入射角等影响入水过程中降载性能的相关因素。该
结果对于提高航行体入水时的缓冲降载能力具有一定参考意义。具体工作如下：
首先，研究了带头罩航行体以100m/s的初速度垂直入水时，不同缓冲材料的降载
性能差异。分别在梯形、平形、圆形头罩内装置三种缓冲材料，分析航行体轴向加速度
峰值变化情况以及速度和位移随时间的变化关系。根据航行体在入水过程中动力学特性
的不同，得到聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料作为缓冲件时降载效果最佳，且对不同头罩形
状的航行体具有普遍适用性。
其次，对三种头罩形状的航行体装置最优缓冲材料，研究了航行体轴向加速度峰值、
行进位移与初速度之间的关系。设置航行体入水初速度在100m/s~300m/s逐渐递增，
分析了不同头罩形状对航行体入水过程中降载性能的影响。通过对比航行体在有无缓冲
头罩作用下的相关动力学性能指标差异，验证了缓冲头罩的有效性。
最后，研究了航行体以不同初速度斜入水时的情况，以轴向加速度峰值、行进位移、
剩余速度为指标，分析入水角度、头罩形状和缓冲件对航行体降载性能的影响。同时，
分析不同头罩形状的航行体在垂直入水和斜入水时引起的流场变化，得到了较为完整的
空泡发展过程。研究了航行体头罩形状对空泡演化过程造成的影响以及斜入射角度不同
导致的流场差异。
关键词：航行体入水；降载特性；缓冲头罩；流固耦合；空泡
带缓冲头罩航行体入水降载动力学特性分析
ABSTRACT
Withtheincreasingdevelopmentofmaritimemilitarytechnology,theperformance
requirementsofmissileswhentheyareenteringthewaterareconstantlyimproved.Duringthe
processofenteringthewater,atthemomentwhenthemissilecomesintocontactwiththewater
surface,thesurfacewillbesubjectedtoahugeslammingforcefromthewaterbody,causing
deformationanddamagetoitsstructureorcausingkineticenergyloss,makingitunableto
achievetheexpectedstriketarget.Inordertoimprovetheimpactresistanceofthemissile
duringthecrossmediumprocess,thispaperconductsfiniteelementmodelingandnumerical
analysisbasedontheLS-DYNAplatform.Therelevantfactorsaffectingtheloadshedding
performanceduringthewaterentryprocess,suchastheshapeofthemissilescap,buffer
materials,initialwaterentryvelocity,andincidenceangle,arestudied.Thisresulthascertain
referencesi