坦克火炮系统动态特性仿真

主要对坦克在不平地面行驶时火炮系统的振动动态特性问题进行了动力学分析与建模仿真,主要包括:通过随机抽样法建立双侧不平地面模型,采用状态方程法建立三维车体和双侧任意车轮在内的坦克底盘的振动模型、车体与火炮的相互作用模型。所用方法和建立模型可以将坦克底盘振动对火炮系统运动的影响体现出来,更加全面和客观地反映了坦克行驶过程中火炮系统的振动机理和动态特性,较实际车辆测量法获得火炮运动特性的方法更为高效和系统,对于坦克行驶间的整车振动和火炮系统控制分析有着积极的作用.     

火炮原地发射时坦克车体的振动

本文建立了火炮原地发射时五九式中型坦克车体的振动模型,它由瞬态振动模型和剩余振动模型两部分组成。模型着重考虑了悬挂系统和履带对车体振动的影响。模型与试验结果一致。     

基于自适应鲁棒控制的坦克俯仰系统建模与仿真

为准确描述坦克行进间的火炮俯仰系统,利用动力学软件RecurDyn建立了坦克行进间多体系统动力学模型,并通过仿真与试验初步验证了模型的可信性。对以永磁同步电机(PMSM)为执行机构的火炮俯仰系统进行了动力学建模分析,并建立了火炮俯仰系统的数学模型。在此基础上,针对传统三环结构控制效果不佳的问题,设计了火炮俯仰位置伺服系统自适应鲁棒控制器,以及对系统扰动进行反馈补偿的干扰观测器,完成了控制器的稳定性分析,并建立了火炮俯仰系统控制模型。最后,通过接口模块实现了坦克俯仰系统的联合仿真。仿真结果表明:本文建立的坦克行进间多体系统动力学模型具有一定的合理性,设计的火炮俯仰位置伺服系统控制策略具有较好的阶跃响应和瞄准稳定性能以及较强的鲁棒性和抗干扰能力。     

自行火炮进间射击动力学研究

本文根据自动火炮系统的结构及运动特点，用多体动力学理论的Kane-Huston方法建立了自行火炮的全炮多体系统动力学模型，分析了射击时的作用力，考虑了先进时地面对车轮及系统的约束作用以及履带对车体振动的影响；对该模型在射击力及地面激励作用下的响应进行了计算，计算与试验结果较为吻合。     

高速机动条件下坦克行进间火炮非线性振动动力学研究

为研究高速机动条件下坦克行进间非线性振动情况,基于动态协同仿真方法,建立了坦克行进间机械、电气与液压联合仿真模型。分别在机电一体化仿真软件Amesim中建立液压子系统模型,在仿真软件MATLAB/Simulink中建立控制子系统模型,在多体系统动力学软件RecurDyn中建立考虑身管柔性等多个非线性因素的坦克机械系统模型。运用谐波叠加法分别编写了考虑左右履带不平度相干性的D级、F级三维路面不平度计算程序。动力学计算结果表明：身管柔性会造成炮口振动的振幅大于摇架处;当路面不平度较小且行驶速度较低时,炮口相对于摇架整体向下弯曲;随着路面不平度的增大和行驶速度的提高,车体及摇架稳定性急剧恶化,稳定器无法保证稳定精度,此时,身管柔性造成的炮口与摇架处高低角位移差异显著减小;身管柔性因素对于射击精度的影响难以通过简单的静态修正得以解决,还需综合考虑坦克的行驶工况。     

基于RecurDyn和MATLAB的坦克底盘-火炮系统动力学联合仿真研究

为了对坦克底盘-火炮系统中火炮的振动特性进行准确描述,提出应用多软件联合仿真的方法,分别基于Recur Dyn和MATLAB建立坦克底盘多体动力学模型和炮控系统模型,二者相结合建立联合仿真系统模型;在稳定工况下,对坦克底盘-火炮系统高低向俯仰角振动特性进行仿真研究.结果表明:随路面不平度的增大和坦克行驶速度的提高,火炮高低向误差角变大,稳定性变差;所建联合仿真模型能够很好的模拟火炮的高低向俯仰角振动,联合仿真方法提高了模型的准确度和计算效率,为坦克在不同行驶条件下进行火炮射击提供了定位范围参考.     

坦克行进间垂向稳定器机电液系统的建模与仿真

为了准确描述坦克行进间的火炮稳定系统,采用多体动力学软件RecurDyn和液压系统仿真软件AMESim,建立了基于多体动力学与液压系统控制的联合仿真模型。基于多体动力学软件建立了坦克行进间多体动力学模型,利用液压系统仿真软件,对垂向稳定器进行液压控制系统建模,通过接口模块完成了坦克行进间稳定性模型的联合仿真,对比了单侧布置和对称布置垂向稳定器方案。仿真结果表明:该文建立的联合仿真模型能够准确地对坦克稳定系统进行仿真,且满足坦克稳定系统稳定精度的要求; 对称布置方案可以有效提高稳定效果,为提高坦克高机动条件下的稳定性研究提供了一定的参考。     

自行火炮行进间射击动力学研究

本文根据自行火炮系统的结构及运动特点 ,用多体动力学理论的Kane Huston方法建立了自行火炮的全炮多体系统动力学模型 ,分析了射击时的作用力 ,考虑了行进时地面对车轮及系统的约束作用以及履带对车体振动的影响 ;对该模型在射击力及地面激励作用下的响应进行了计算 ,计算与试验结果较为吻合     

基于射击稳定性的车炮匹配参数分析

车炮匹配性是装甲车辆总体性能的重要组成部分之一.以某坦克炮的虚拟样机发射过程系统的射击稳定性仿真为基础进行了车炮匹配参数分析.为正确预测火炮系统主要部件的运动和受力规律,研究车炮匹配性评价在火炮系统射击过程的参数影响,建立了火炮系统的多刚体动力学模型.仿真计算结果表明火炮射击时,火炮和车体组成的系统做幅度较小的周期运动或衰减运动,系统具有可靠的运动稳定性和安全性.     

某坦克行进间射击炮口振动优化与分析

炮口振动是影响坦克行进间射击精度的关键因素,为了减小弹丸出炮口时的炮口振动,基于多体动力学的刚柔耦合及接触碰撞算法,建立了考虑多个结构非线性因素的坦克行进间刚柔耦合多体系统动力学模型。结合优化设计理论和方法,建立了坦克行进间射击炮口振动优化模型。通过径向基函数法与增广拉格朗日乘子法的结合,对坦克行进间射击炮口振动进行多目标优化设计。优化结果表明,弹丸出炮口时的炮口振动明显降低,优化方法是可行的,对于提高坦克行进间射击精度有一定的参考价值。通过改变车速以及路面等级对优化结果进行假设分析,说明了行进间射击优化的必要性。     

某自行火炮总体结构参数灵敏度分析与优化

为了有效地降低某轮式自行火炮高低炮口扰动，对武器系统的总体结构参数优化进行了初步研究。建立了考虑炮身弹性变形、自动机主要构件的运动和碰撞等复杂因素的全炮动力学模型。根据某火炮的结构组成和发射原理，把武器系统简化成由身管、供弹臂、弹丸、摇架、炮塔、底盘等24个物体组成的多体系统。在对影响炮口垂直扰动的主要参数进行灵敏度分析的基础上，利用随机方向优化算法对武器系统的总体结构参数进行了优化。优化效果明显，为武器系统的总体设计和结构设计提供了理论依据。     

步兵战车炮塔振动仿真

针对某型履带式步兵战车火炮射击精度受炮塔振动影响大的问题,在ADAMS/ATV和SolidWorks环境下建立了简化后的战车-路面系统虚拟样机;建立了基于谐波叠加法的随机等级路面模型;分析了虚拟样机中主要的力学模型;引入了驾驶员模型控制器,对步兵战车2～5档在B～E级路面上行驶过程中炮塔的振动进行仿真。仿真结果表明,采用虚拟样机对炮塔振动分析的方法是有效的,为炮塔乘员的舒适性研究及瞄准线稳定分析提供参考依据。     

火炮牵引虚拟试验技术研究

以某高炮和某加农炮为研究对象，利用MSC／ADAMS构建了虚拟试验环境。应用三维造型软件PRO／E建立了11条强化路面的三维模型和火炮牵引状态虚拟样机。对火炮在强化路上牵引进行了虚拟试验，为了确定安全的牵引试验速度，必须首先计算火炮悬挂系统的固有频率。参考悬挂系统的固有频率和路面谱，设计牵引试验车速，防止出现悬挂系统共振。通过与现场试验对比，结果吻合，表明虚拟试验可为制定试验方案和编写火炮牵引试验方法的国家军用标准提供科学依据。     

半实物炮控仿真系统的设计

采用半实物实时仿真的方案设计了坦克炮控仿真系统,该系统由仿真计算机、仿真控制器、炮控计算机以及部分炮控系统部件组成,可以实现静态测量、稳定状态、跟踪与调炮状况的仿真。建立了炮控系统的仿真模型,进行了仿真系统运行剖面和仿真用例的设计。在大量实车测试和理论分析的基础上建立了火炮干扰力矩仿真数据库,仿真结果与实车测试结果对比表明,对不同路面不同速度下火炮运动的仿真都达到了满意的要求,较真实地反映了坦克炮控系统的动态特性。它除可为现有炮控系统进行仿真实验外,还可成为新型炮控系统研制中进行算法研究、性能实验的仿真平台。     

轮式车载火炮火力与底盘系统匹配性能评估方法研究

针对轮式车载火炮火力与底盘系统匹配性能评估难的问题,将模糊综合评判法引入到火炮火力与底盘系统匹配性能评估中。通过分析车载火炮火力与底盘系统的匹配评价因素,建立了相应的匹配评价体系。应用 AHP法获得各评价因素权重系数,基于模糊综合评判法建立评估模型,综合专家经验确定各评价因素的隶属度函数,实现了对车载火炮火力与底盘系统匹配性能的定量化评估。计算结果表明了车载火炮火力与底盘系统匹配性能评估的可行性。     

自行炮底盘固有特性分析——多重动态子结构法的运用

采用多重动态子结构方法建立自行炮底盘的动态分析有限元模型并得出底盘的固有频率和主振型，为求解其动力响应和全炮的动力学分析奠定了基础，并充分体现了动态子结构法解决大型结构动力分析问题的优越性。     

高炮发射动力学仿真技术研究

本文以概要方式介绍了高炮发射全过程的动力学仿真技术，论述了以计算机数学仿真技术为手段，通过建立以振动理论为基础的高炮的空间动力学模型，用内弹道理论和自动机理论分析得到高炮射击时的载荷，计算火炮模型在射击载荷下的动态响应，然后以炮口振动确定弹丸的初始扰动，再以外弹道理论预测射击精度，通过计算机仿真高炮从点燃底火，经弹丸在膛内运动，自动机运动，火炮振动到弹丸飞离泡口，到撞击预定目标的发射全过程，分析影响高炮射击精度的主要因素，为高炮设计研究人员在计算机上分析高炮的主要性能，确定或修改设计方案，以及为高炮总体方案设计，结构优化设计提供技术基础和工具。     

某自行火炮行进间射击建模与动态响应研究

为掌握某型轮式自行火炮行进间射击时的关键位置动态响应规律,使用 Fourier逆变换法重构 D级行驶路面,并利用 ADAMS软件自带函数库编写发射动力学所需的复杂函数力,基于多体系统动力学和车辆地面力学,借助三维绘图软件 CREO、多体动力学分析软件 ADAMS、有限元软件 ABAQUS建立该型装备的行走、火力、路面等部分的虚拟样机模型,通过试验验证模型的正确性,进行仿真计算并研究自行火炮2个关键位置的动态响应特征,计算结果可为研究该型装备火控系统精度、行进间射击射弹散布规律和观瞄位置干扰提供参考依据。     

基于虚拟样机的自行火炮发射动态性能研究

利用ADAMS/ATV和Pro/E建立某型自行火炮射击时的多体系统动力学模型,采用第一类拉格朗日方程建立系统的动力学方程.该模型由249个刚体组成,共有1275个运动自由度.将发射时的外载荷施加于相应位置进行仿真,计算得到火炮后座复进的运动规律,结果表明虚拟样机模型后座复进位移和速度的变化符合火炮实际后坐复进规律.