出水指飛彈等物體從水下經過水和空氣的交界面進入空氣的運動過程。
基本介紹
- 中文名：出水
- 外文名：water exit
飛彈等物體從水下經過水和空氣的交界面進入空氣的運動過程（見圖）。20世紀40年代末，開始從水下發射飛彈，促進了出水問題的研究。
由潛艇發射的飛彈經歷發射管內彈道、水下彈道、出水過程和空中彈道而飛向目標。發射用的氣體有時尾隨飛彈從發射管排出，影響飛彈的水下彈道和出水過程。潛艇運動（包括前進、俯仰和滾轉）和海流對飛彈的水下彈道和出水過程也有影響。水下的飛彈離開發射管後，一般在肩部會出現蒸汽空泡。空泡分離線的不規則變動，渦空泡從飛彈表面的不規則泄落，都對出水彈道有很大影響，使出水後飛彈的姿態角（飛彈軸線與鉛垂線的夾角）散布加大。從飛彈鼻尖接近水的自由面時起，自由面對出水過程的影響便不容忽視。飛彈穿過自由面時所受到的水阻力會突然減少，而且相對於彈體往往是不對稱的，會使彈道發生折轉。飛彈出水還受波浪的影響，這更增加出水過程的隨機性。研究出水問題最關鍵的是確定出水後飛彈的姿態角和速度變化規律。
出水所要探討的力學問題是帶有空泡穿過自由面的非定常繞流問題，同時要考慮波浪的影響。這些問題與剛體動力學耦合在一起，構成水彈道學的一部分。出水模型實驗是在密閉水箱內進行的。箱內壓力可以根據模型縮尺比調節（實驗時水面上的空氣壓力為原型壓力的1/kt，kt=原型彈長/模型彈長），以滿足空化相似的要求。實驗水箱一端有造波設備，產生波浪以研究海洋波浪對出水過程的影響；另一端有消波設備，使造波設備所造的波浪不反射回到飛彈出水區域。可以按相似要求以一定速度拖動發射系統，以模擬海流和潛艇運動。實驗的相似參數是弗勞德數
、空化數
、質量數
、轉動慣量數
和質心坐標數xσ/L、yσ/L、zσ/L，其中U為物體離開發射管的速度；m為物體的質量；I為物體的轉動慣量；L為物體的特徵長度；xσ、yσ、zσ為物體的質心坐標；p和p0分別為特徵壓力和空泡壓力；ρ為水的密度；g為重力加速度。為了模擬發射過程的內彈道，模型實驗發射系統的有關參量（如發射氣體的壓力、密度、溫度、比熱比等）也要與原型相似（見水動力學實驗）。
