155mm固定翼双旋弹二维弹道修正引信的翼面转速特性及修正能力研究

二维弹道修正引信实现弹道修正的前提是对头部翼面部分转速进行控制。基于155 mm 固定翼双旋弹二维弹道修正引信平台,分别对双旋环境下弹体和翼面的转速特性进行了分析。建立翼面作用下双旋弹丸运动模型,采用计算流体力学软件对二维弹道修正引信进行数值模拟,计算得到了翼面各项气动力参数;通过对二维弹道修正滚转通道动力学方程展开分析,以弹丸和头部翼面部分转动惯量为基础,综合分析了翼面转动惯量、摩擦力矩、翼面滚转阻尼力矩和翼面导转力矩对全弹道转速、落点、横向偏差、攻角的影响;在转速控制基础上对155 mm 固定翼二维弹道修正引信修正能力进行了评估。研究结果表明：二维弹道修正引信导转翼面角度取5.0°~5.5°、修正翼面角度取8°~9°时可以满足控制所需的平衡转速和修正能力要求;双旋转速仿真结果可以反映弹道修正引信、精确制导组件等双旋弹丸的转速特性,为此类双旋弹丸翼面部分设计提供了理论依据。     

固定翼二维弹道修正引信的弹簧翼改进方法

针对二维弹道修正引信固定翼修正方法存在的修正能力和射程损失量对升力翼面倾角需求相矛盾问题,提出了固定翼二维弹道修正引信的弹簧翼改进方法。该方法继承了固定翼二维弹道修正引信的设计理念,而仅将固定翼换为弹簧翼,利用迎面气流的变化使升力翼面倾角自适应调整,在出炮口时倾角最小,而在修正段倾角最大。仿真结果表明,与固定翼修正方法相比,在修正能力相同的情况下,弹簧翼修正方法可以减小射程损失量;在射程损失量相同的情况下,弹簧翼修正方法可获得大的修正能力。     

二维弹道修正引信转角控制翼面角度测量方法

针对固定翼二维弹道修正引信转角控制在炮射环境中翼面角度测量难度大、成本高的问题,提出了固定翼二维弹道修正引信转角控制翼面角度地面测量方法。该方法利用坐标系转换关系计算出地磁矢量在准弹体坐标系弹轴径向平面分量与准弹体坐标轴之间的夹角,结合目标角的分析,计算出外弹道起控后地磁分量和翼面的夹角及其变化规律;然后通过测量双旋转台径向平面上地磁分量的方向、飞行控制模块装定炮位射击参数,存储并读取外弹道航偏角和俯仰角数据,最终在双旋转台实现二维弹道修正引信翼面转角控制角度的测量。仿真和实验结果表明,该方法能够方便、准确地实现固定翼二维弹道修正引信的转角控制在炮射环境中翼面角度的测量。     

二维弹道修正弹修正机构气动特性研究

二维弹道修正弹气动力特性的研究是求解二维弹道修正弹弹道、分析二维弹道修正弹飞行稳定的基础,是实现精准控制、减小散布必要的理论支撑.该文对二维弹道修正弹的力学特性进行了分析,采用弹翼组合体气动特性工程计算方法,建立二维弹道修正弹气动计算模型,对二维弹道修正弹的升力和阻力进行计算.计算结果与CFD仿真结果对比,误差均小于1...     

引信头锥摆动角对火箭弹气动特性及控制能力影响

针对低旋火箭弹在引信头锥摆动时改变了全弹的气动特性问题,进行了气动特性仿真,分析了引信头锥摆动角对火箭弹气动参数的影响,并利用气动仿真得到的数据进行控制能力的仿真,从而为弹道修正火箭弹设计提供依据。仿真结果表明:升力系数和俯仰力矩系数随引信头锥摆动角的增大都有显著的增大,且在稳定飞行时引信头锥摆动火箭弹的修正能力可以满足火箭弹二维弹道修正的要求。     

弹道修正引信菱形翼型等腰梯形十字减旋翼

当今修正引信减旋机构的翼面有两种形式:矩形翼面和网格型翼面.虽然它们都可以实现对弹丸的横向偏差的修正,但是矩形翼面的外形尺寸过大,而网格型翼面对弹丸的阻力影响较大.因此,设计了外形尺寸合适、影响较小同时又能满足弹丸修正能力要求的菱形翼型等腰梯形翼面.从气动力计算验证和仿真验证可看出菱形翼型等腰梯形翼面能够满足横偏减旋修正引信对修正量的要求,而菱形翼型等腰梯形翼面相较于矩形尺寸更小,比网格状翼面对阻力的影响更小.所以修正引信减旋机构应采用菱形翼型等腰梯形十字翼.     

基于平衡力矩法的二维弹道修正引信摩擦力矩测试方法

针对目前文献未披露二维弹道修正引信摩擦力矩测试方法,仅是在选取的特定条件下对轴承摩擦力矩进行测试,不能满足轴承在二维弹道修正引信中作用时高过载、高转速的工况要求,无法得到轴承在二维弹道修正引信全寿命周期摩擦力矩值的问题,提出了基于平衡力矩法的二维弹道修正引信摩擦力矩测试方法。该方法考虑了轴承装配、高转速和高过载对摩擦力矩的影响,将轴承装配在二维弹道修正引信中,使用马歇特锤和高速转台分别模拟引信高过载和高转速的环境,通过所设计的装置实现摩擦力矩测试。试验验证表明,该方法可有效测得不同转速、经受轴向和径向高过载后二维弹道修正引信摩擦力矩值,测试操作性强,测量条件范围广。由数据分析可知转速和径向过载对二维弹道修正引信摩擦力矩值影响较大,轴向过载对摩擦力矩值影响并不明显。与理论计算值相比,结果更加符合实际,接近真实值。     

基于乒乓舵的引信滚转角控制方法

针对二维弹道修正引信现有控制方法中存在二维修正引信与高旋弹体之间的耦合力矩大以及气动控制机构复杂问题,提出了二维弹道修正引信基于乒乓舵的引信滚转角控制方法。该方法通过对乒乓舵进行线性化,采用角速率环比例控制和角位置环比例积分控制这种乒乓舵PID控制器产生所需滚转控制力矩,实现对二维弹道修正引信的滚转角控制。仿真和试验结果表明,基于乒乓舵可对引信滚转角进行有效的控制,误差均方差小于8°。     

固定鸭舵高速旋转弹修正减旋技术研究

为了实现对高速旋转弹进行低成本的二维弹道修正,采用在高速旋转弹弹头加装两对固定鸭舵的二维弹道修正原理和减旋技术。为了研究鸭舵的减旋能力,建立了二维弹道修正弹模型,对不同弹丸飞行速度、攻角、舵偏角对应的导转力矩进行动力学和运动学联合仿真,以及对导转力矩在全弹道进行数值计算。结果表明,固定鸭舵能够满足对高速旋转弹修正减旋要求,研究结果对二维弹道修正技术研究有较好的参考作用。     

固定翼二维弹道修正弹气动特性分析

在二维弹道修正方法的基础上,提出固定翼式二维修正弹的修正模型。针对大口径炮弹的飞行情况,设计了修正弹的物理模型。对炮弹及修正部整体三维建模,计算域六面体机构性网格离散。运用CFD流体计算软件,采用滑移网格计算技术对修正部及整体进行了计算分析,得出了修正部旋转舵力矩及控制舵力随马赫数的变化规律,为以后的固定翼修正方式的研究提供了气动依据。     

基于引信头锥摆动的火箭弹弹道修正方法

针对现有火箭弹头锥摆动方法不适用于库存火箭弹的问题,提出基于引信头锥摆动的弹道修正方法。该方法通过电机驱动控制引信头锥摆角改变全弹气动外形,产生二维弹道修正所需附加修正力及力矩,达到修正弹道落点的目的。气动仿真结果表明:阻力系数仿真值与风洞试验值的相对误差不超过20%,且弹道仿真结果与原火箭弹的方向、距离误差对比表明,头锥摆动式弹道修正引信的修正能力可以基本满足二维弹道修正的要求。     

有限时间收敛的引信滚转角控制方法

针对目前二维弹道修正引信滚转角控制方法中存在的气动力矩难以精确计算，精度过于依赖建模准确度，抗干扰能力差的问题，提出一种有限时间收敛的引信滚转角控制方法。该方法基于滑模变结构的理论，利用系统有限时间收敛的概念，选取合适的切换平面以及有限时间收敛的趋近律，使滚转角速率在有限时间内快速收敛到零，并控制翼面滚转角收敛到期望的滚转角。通过对算法的有限时间稳定性分析与仿真验证表明，对于二维弹道修正引信的滚转角控制系统，设计的算法同时满足对滚转角的精确控制和滚转角速度的快速响应，系统的快速性和鲁棒性均有所提升。     

固定鸭舵修正弹非线性与非定常气动数值模拟

为准确获得某固定鸭舵修正弹的气动特性,利用CFD数值计算方法对该弹的流场进行数值模拟,采用密度基隐格式与滑移网格技术,计算弹丸在静态、转动和慢圆运动下各项力和力矩的气动系数。仿真结果表明:该弹的升力系数与俯仰力矩系数的非线性气动特性与一般旋转稳定弹不同,俯仰力矩系数非线性项在亚声速区域为正值,超声速区域为负值; 该弹修正组件所受导转力矩系数在跨声速段随攻角的变化较为剧烈,在非跨声速段的变化较为平缓; 全弹的升力和俯仰力矩与修正组件滚转角、全弹进动角和进动速率都有关。     

基于频谱细化的干扰磁场自主标定方法

针对基于磁传感器的二维弹道修正引信滚转角测量中翼面干扰磁场影响测量精度问题,提出了基于频谱细化的干扰磁场自主标定方法。该方法通过频谱细化以及相关特征值计算得到磁传感器信号中干扰磁场信号的幅值、相位信息,再根据翼面与弹丸之间的相对转速测量结果,重构翼面干扰磁场信号,然后将磁传感器的输出信号中减去该重构信号,比较精确地得到地磁场在磁传感器中的分量,实现了干扰磁场的标定。仿真结果表明,该方法能够较好地消除翼面干扰磁场对地磁信号的影响,从而提高引信滚转角解算精度,使其满足二维弹道修正引信滚转角测量要求。     

旋转控制固定鸭舵二维弹道修正弹气动特性

为研究旋转控制固定鸭舵二维弹道修正弹的气动特性,采用风洞实验方法,对该弹气动特性随马赫数、攻角以及舵偏角的变化规律进行了研究。结果显示：在实验研究马赫数、攻角和舵偏角范围内,舵偏角增大对模型有一定增阻作用;模型升力系数随舵偏角增大而增大、随攻角呈线性变化关系;在相同马赫数和攻角下,俯仰力矩系数和滚转力矩系数随舵偏角的增大而增大。该研究结果为旋转控制固定鸭舵二维弹道修正弹的弹道设计和研究提供了参考依据。     

隔转鸭舵式弹道修正弹气动力工程模型与辨识

修正弹的气动力可表示为外形和飞行状态的函数,其模型直接影响动力学系统求解的准确性。在风洞试验数据的基础上,建立适用于隔转鸭舵式弹道修正弹的气动力工程模型。模型综合考虑复攻角和鸭舵相位角的复合效应,并利用最小二乘方法对修正弹阻力、升力、侧向力以及俯仰力矩的工程模型进行参数辨识,模型预测结果得到了计算流体力学计算的验证。结果表明：鸭舵的诱导阻力较小,小攻角范围内利用对称拟合表征修正弹阻力的误差小于3.3%;在攻角和鸭舵相位角的综合影响下,升力表现为正弦特性,侧向力在鸭舵相位角为180°时会出现二次正弦叠加现象。气动力模型为隔转鸭舵式弹道修正弹的飞行特性分析奠定了基础。     

二维弹道修正弹鸭舵修正机构气动特性研究

为了研究鸭舵式修正机构的气动特性,对几种不同形状、不同面积鸭舵的阻力、升力、各项力矩进行了分析,提出了基于鸭舵修正机构的修正方法,建立了舵片实现减旋后的弹道模型,并分析了不同形状舵片在相同时间点进行弹道修正后的修正能力。分析结果表明在保证较好舵翼气动外形的基础上,尽量选择大展弦比的舵翼,这样能更好的提供较大升力和偏航力。     

非对称变弹翼高速导弹气动特性计算与分析

通过不对称旋转左右弹翼的后掠角实现弹翼的不对称变化,利用飞行器快速计算软件Missile Datcom计算不同条件下导弹的气动参数.基于气动数据分析了后掠角非对称变化对升力、阻力、俯仰力矩及滚转力矩等气动特性的影响.通过分析可知,弹翼的不对称变形可显著的改变滚转力矩系数,将不对称变形的弹翼作为辅助控制机构,控制导弹的滚转运动,提高滚转运动的准确性和快速性.     

用于弹道修正引信的聚磁式磁力矩电机

针对当前已用于弹道修正引信的磁力矩电机无法同时满足尺寸限制与输出转矩要求的问题,提出了适用于弹道修正引信的聚磁式磁力矩发电机。该电机气隙处磁密的幅值达到了1.9 T,比单个永磁体高出50%左右,具备良好的聚磁性能,减小了电机的轴向尺寸。仿真计算结果表明,电机在各转速差下的负载转矩至少高于弹道修正引信气动力矩的20%,能够满足某型固定鸭舵式二维弹道修正引信的修正能力要求。     

一种计算亚音速升力面的新方法

本文提出了一种计算在亚音速气流中作简谐振动的薄翼面上非定常气动载荷的简单方法。这种方法根据用集中力来代表翼面分布力的理论,把翼面分成若干个小面积元素,每个面积元素上的升力分布都用一个集中力来代表。由于这种计算方法不涉及积分运算,故易于计算一些复杂平面形状翼面的非定常气动载荷,甚至还可以用来解决带有部分展长操纵面的翼面问题。本文对几种不同平面几何形状的翼面进行了数值计算,并和相应的分析结果和实验结果进行了比较。