基于虚拟样机技术的30mm自动炮动态特性仿真研究

针对某型步兵战车30mm自动炮单发射击时散布较好,但连发射击时散布较大的问题,建立30mm自动炮的刚柔耦合动力学模型,并对其进行了身管模态分析和动力学仿真,得到了30mm自动炮身管有无支撑和存在间隙时的炮口高低方向振动特性,验证了30mm自动炮本身身管振动并不是引起连发射击散布大的主要原因,为下一步寻求提高连发射击密集度有效途径提供一定参考。     

步兵战车自动炮武器系统发射动力学模型修正

为提高自动炮武器系统发射动力学模型精度,基于实弹射击试验建立支持向量机响应面,对仿真模型进行了修正。应用有限元分析方法建立了双炮身管结构和炮塔结构有限元模型,基于武器系统各部件间的约束关系建立了步兵战车刚柔耦合发射动力学模型;基于相同边界条件,选取自动炮连发射击中典型结构的振动特性搭建了测试系统并进行了实弹射击试验;针对仿真数据与试验数据误差,引入支持向量机响应面方法对步兵战车刚柔耦合发射动力学模型进行了修正。修正结果表明,基于支持向量机响应面的模型修正方法大幅提高了自动炮武器系统发射动力学模型的精度,更准确地反映了自动炮射击过程中的机构动态特性。     

某步行小口径山地炮射击稳定性分析

为了缩短开发周期、降低开发成本,在某步行小口径山地炮的概念设计阶段就采用分析软件进行辅助分 析。分析某步行小口径山地火炮的工作机理和火炮的拓扑结构图,经过一定的简化,用专业的三维建模软件建立该 炮的全炮模型,进行动力学仿真,对步行无人火炮施加不同大小的后坐力,测试得到在相应的炮口扰动值,并对比 其他同口径火炮,考量其射击精度。仿真结果表明：该步行小口径无人山地炮射击精度良好,可对新型步行小口径 步行无人火炮的设计和研制提供参考。     

射速对顶置武器站连发精度的影响

为获得射速对某型顶置武器站连续射击精度的影响规律,分析射速对武器站连续射击炮口扰动的影响规律。运用虚拟样机技术,借助三维建模软件SolidWorks以及动力学分析软件RecurDyn,建立了路、车、炮一体化动力学模型,并对车载顶置武器站在不同射速的条件下分别进行了停止间和行进间连续射击的动力学仿真。仿真结果表明:通过分析武器站炮口振动特性的曲线,得到了不同射速下炮口振动特性规律,可为国内顶置武器站的研制设计和改进升级提供理论借鉴和技术参考。     

高射频内能源转管炮动态响应优化

为改善内能源转管炮动态响应性能,以某高射频小口径舰炮为对象,对其动态响应进行优化设计.建立转管炮虚拟样机模型,对身管进行柔性化处理,对全炮进行动力学仿真,计算得到转管炮动力响应特性曲线,基于Isight软件平台,对仿真模型进行了多目标优化,对基于优化后的火炮的动态响应结果进行了射击密集度仿真.研究结果表明:优化后炮口最大纵向振动位移减小1.43%,最大后坐阻力减小7.23%,后坐最大位移减小5.63%,射击密集度得到了改善.该研究为提高内能源转管炮射击精度和自动机的结构优化提供了参考.     

某遥控武器站行进间射击炮口振动特性研究

为对某型遥控武器站进行结构分析和行进间射击仿真研究,获得武器站行进间射击的炮口振动特性,运用虚拟样机技术,借助三维建模软件SolidWorks以及动力学分析软件RecurDyn,建立了路、车、炮一体化动力学模型,并验证了模型的正确性,在不同车速、不同路况条件下,对车载行进条件下的遥控武器站进行了连续射击的动力学仿真分析,获得了武器站行进间射击炮口的振动特性,为武器操作手提供参考依据,在炮口稳定性较高的条件下操作武器进行射击,有效提高射击精度。     

基于Workbench的车载高炮炮身模态分析

高炮炮身固有模态对全炮的动态特性及其射击精度影响分析至关重要。针对某车载高炮炮身的结构特征和约束条件,应用 Workbench软件建立了某车载高炮炮身的有限元模型,通过对其模态分析,求解得到车载高炮炮身在约束条件下的固有频率和振型。在此基础上,针对不同质量的炮口装置以及复进簧前支撑环位置对炮身模态的影响进行了仿真,进一步分析了炮身振型与自动炮射速之间的关系,为车载高炮的射击精度分析打下了一定基础。     

缓冲器对某型遥控武器站炮口扰动的影响

为减小某型遥控武器站连续射击时的炮口扰动,提高其射击精度,建立了一种遥控武器站动力学模型,对其缓冲器进行研究。按照炮身运动环4个阶段建立了运动微分方程得到炮身运动诸元以及缓冲簧的受力情况,并通过三维建模软件SolidWorks以及动力学分析软件RecurDyn,在缓冲器不同刚度、阻尼和预压力等条件下,对遥控武器站进行了连续射击的动力学仿真。该研究获得了炮口振动特性曲线,掌握了缓冲器对武器站连续射击炮口扰动的影响规律。     

某轮式自行高炮长连发射击炮口扰动结构参数动力学优化

针对减小某轮式自行高炮长连发射击时的炮口扰动问题,采用ADAMS与MATLAB联合仿真的方法,基于改进的自适应遗传算法进行结构参数动力学优化设计。基于物理样机,构建了虚拟样机,并通过连发射击动态响应数值仿真结果与实弹射击试验结果的对比验证虚拟样机。通过动力学优化设计,找出了减小炮口扰动的系统最佳参数匹配,优化前后结果证明优化效果显著。计算结果为总体设计及结构改进提供了理论依据。     

基于立靶密集度的小口径连发武器炮口振动参数控制模型

立靶密集度是小口径连发武器的关键战技指标之一.针对其连发射击时射弹散布大的问题,分析了影响立靶散布的主要炮口振动参数,研究了相应的炮口振动参数控制模型.该研究为连发武器结构参数优化时目标函数的构建提供了参考.     

12.7 mm 转管机枪枪口助旋制退器流场数值仿真分析

转管机枪枪口助旋制退装置,是有效提高转管机枪射速(或减小驱动电机功率)和降低武器后坐力的技术途径。提出了一种新型助旋制退器,建立了助旋制退器的三维模型,对结构进行了分析。建立了助旋制退器流场计算模型与控制方程组,使用Matlab软件对内弹道以及后效期进行计算,利用icem-cfd软件进行网格的划分,用Fluent软件完成流场的仿真,并对助旋力矩进行了计算。结果表明,该枪口助旋制退装置可以为武器提供旋转力矩和制退力。     

膛口制退器效率对某新型全枪浮动原理大口径机枪的影响研究

为研究膛口制退器制退效率对采用全枪浮动原理的某新型大口径机枪浮动性能的影响,建立了基于浮动原理且考虑土壤和人体影响的某新型大口径机枪的刚柔耦合模型,对含膛口制退器的机枪系统进行动力学仿真并与试验结果进行对比分析,验证了该模型的正确性;获得了某新型大口径机枪实现全枪浮动的膛口装置制退效率的允许取值范围。结果表明,所建立含膛口制退器的实际某新型大口径机枪刚柔耦合模型精确可靠,所设计的膛口制退器实际制退效率为35.9%,其实现全枪浮动的膛口制退器制退效率的理论取值范围为22.5%~50.0%.     

基于 ADAMS 机枪射击稳定性动力学仿真分析

针对大口径机枪射击稳定性低的问题,提出一种利用膛内火药气体能量来减小枪口跳动的稳定控制装置;鉴于枪管在稳定力作用下会发生变形,采用一种支架装置来加强枪管的刚度;基于刚柔糅合、多柔体动力学理论,以ADAMS、Matlab 软件为平台,对改进后的机枪进行仿真,枪口跳动的最大位移值下降了46％,脚架振动的最大位移值下降了41％,射击稳定性得到明显提高。     

驻锄缓冲式枪架设计

枪架是保证武器具有良好射击稳定性的基础。本文对机枪稳定性进行了系统分析,设计了一种缓冲式驻锄。通过仿真计算,结果表明：该驻锄可以有效地降低射击时枪口点在y,z方向上的振动,有利于提高机枪射击精度。对于解决降低现代机枪质量与提高射击精度之间的矛盾具有一定的参考价值。     

计及自动机碰撞的机枪发射系统动力学仿真研究

用有限元法时机枪发射系统进行动力学响应分析时,其自动机构件的碰撞力大小常不宜确定.该文利用多刚体动力学易于解算碰撞力的特点,为有限元提供计算载荷,给出计算实例.证明采用多体动力学和有限元法互相协同的方法对机枪发射系统进行仿真,既有助于提高仿真效率和精确度,也可为进一步参数修改和结构优化提供方便.     

某小口径火炮多功能膛口装置流场数值仿真

针对小口径火炮身管长度和后坐力与无人作战平台不匹配、传统膛口装置功能单一等问题,设计集制退、 消声、消焰为一体的多功能膛口装置,提出一种适用于该膛口装置的超压分布模型。采用截短型火炮身管,利用Fluent 软件建立2 维轴对称气体动力学模型来计算膛口流场;采用大涡模拟模型,使用Ffowcs Williams and Hawkings 方法 计算噪声变化情况,结果显示,该膛口装置的制退效率为70%,消音率为17.8%,制退效率与实验误差为14%,消 音率与实验误差为11%。数值仿真结果表明：该膛口装置能有效降低火炮后坐力,并且在射击时有良好的隐蔽性, 满足现代战争的需要。     

机枪系统发射动力学研究

本文提出一种18参数人体抵肩集总参数模型,在此基础上建立了发射状态下人-枪-土壤耦合系统有限元模型,分析其固有特性,并求解其在连发状态下的枪口响应,取得了与实验一致的结论.     

车载火炮动力学仿真

火炮发射时，部件的弹性会影响炮口扰动的幅度，从而影响火炮射击精度。通过分析全炮的拓扑结构，在一定的简化基础上，根据固定界面动态子结构和拉格朗日方程进行柔体建模理论，利用ADAMS软件建立了车载火炮多柔体模型。在实际建模中，取身管、上架为柔体，其余部件仍取为刚体。考虑身管、上架的变形，对全炮进行了动力学仿真。研究了各个部件的弹性对火炮射击精度的影响程度。该动力学仿真可为车载火炮的总体设计和部件设计提供参考。     

装药参数对水下机枪密封式膛口流场影响的数值分析

为了研究装药参数变化对水下机枪密封式发射膛口流场特性的影响,建立了水下机枪密封式发射的数学物理模型。运用流体力学计算软件Fluent,结合用户自定义函数和动网格技术,针对12.7 mm滑膛式机枪,分别采用15.5 g、13.0 g和11.0 g装药量对其水下密封式发射膛口流场进行了数值模拟。计算结果表明：不同装药量条件下,水下机枪密封式发射时,在弹头飞离膛口截面的过程中,水对弹前初始空气和弹头轴向运动的阻碍较大,导致弹头减速、火药燃气在弹后空间聚集、膛口燃气压力升高,而火药燃气形成射流后的喷射压力衰减遵循指数衰减规律;膛口射流形态受弹头速度和燃气喷射压力的耦合影响,均逐渐由梯形空腔转变为葫芦状空腔,且射流的轴向最大位移遵循指数衰减规律,马赫盘的初步形成时间也基本一致;随着弹头初速和燃气初始喷射压力的降低,火药燃气在射流头部聚集且径向扩展明显,并伴随形成二次射流,而弹底对马赫盘形状的影响时间缩短,激波核心区结构也更快地接近于正激波。因此可见,装药量对膛口流场分布的影响具有一定的规律性。