记忆合金在弹箭引信安全系统中的应用研究

研究利用Ti—Ni记忆合金的记忆效应，设计制作了引信安保机构原理样机，并对样机进行了解除保险可靠性试验、勤务处理安全性试验和气体炮试验。经一系列试验研究证明，记忆合金在弹箭引信安全系统中做保险件，具有保险、延期解除保险和驱动负载的综合能力。为引信多样化的安全设计提供了一种新的途径。     

电磁驱动的引信MEMS解除保险机构

针对现有引信MEMS安全系统仍依赖后坐和旋转环境解除保险,通用性受限制,提出一种微小型MEMS安全与起爆控制机构,它采用电磁驱动和弹簧回复力控制错位式MEMS保险与解除保险机构的动作,可综合利用通过传感器探测的弹道信息,并借助弹载计算机控制该机构实现引信的解除保险过程.该机构与常规装置相比可以大大减小引信安全与解除保险装置体积,同时该机构具有一定的通用性.     

稳压装置在引信保险机构中的应用

对于火箭弹来说，引信解除保险可利用的环境力极其有限，其中，利用燃气动力作为引信第二环境力解除保险是目前众多科研工作者研究的一项重要内容。然而，对于不同的火箭弹，其火箭发动机燃烧室可提供的燃气压力是不同的，因此，燃气动力解除保险执行机构的设计也必须针对不同弹种进行，其通用化程度很低。本文设计了一种稳压装置并制作出该装置实验模型样机，通过MAF风洞实验证明了该方案的可行性，为众多科研工作者提供了一个可行的思路。     

引信惯性延期MEMS擒纵机构

针对传统自推式弹药引信惯性延期安全与解除保险机构尺寸大、集成化程度低的问题,提出了引信擒纵机构惯性延期MEMS安全与解除保险机构。该机构基于微机电系统技术,利用擒纵机构实现惯性延期解除保险动作,采用一组弹簧质量系统实现加速度的识别,满足自持复位、抗干扰、范围解除保险及抗过载等基本功能要求。仿真验证结果表明,在10 g加速度下该机构的理论延期时长为122.8 ms,仿真延期时长为169.6 ms,延期解除保险范围为7.7～13.9 g。验证了卡摆转动惯量及驱动力与擒纵机构延期时长的关系与理论相符,摩擦力及轴间隙的影响均可导致擒纵机构失效,对加速度识别功能的四个运动阶段的加速度作用范围均具有较好的分辨率。该机构能够切实解决自推式弹药引信用火工品在微型化过程中遇到的问题。     

基于硅双固态梁PyroMEMS安保机构的设计、制备及作动性能

为适应武器弹药安全系统微小型化、高可靠性的发展要求,设计了一种基于硅双固态梁的烟火微机电系统(PyroMEMS)安全保险机构。采用ABAQUS软件对安保机构层中固态梁的耐压强度与耐过载强度进行了模拟仿真。根据模拟仿真结果采用微机电系统(MEMS)工艺制备了PyroMEMS安保机构原理样机。为研究作动性能,选用质量配比为1∶9的硅铅丹(Si/Pb_3O_4)作为点火药,选用质量配比为1∶1的苦味酸钾/高氯酸钾(C_6H_2(NO_2)_3OK/KClO_4)作为产气药。结果表明,安保机构层中固态梁在长与宽均为300μm时耐压强度为310.03 MPa,耐过载强度为47.31 g。设计的PyroMEMS安保机构可成功实现安保功能。     

MEMS后坐保险机构存在的问题及解决方法

在模拟勤务处理跌落过程的锤击试验中,MEMS后坐保险机构已解除对离心滑块的约束,使后坐保险实际解除。为使问题再现,利用弹塑性非线性模型对后坐保险机构在跌落过程中的运动特性进行了仿真。仿真结果表明,在半正弦加速度脉冲作用下,弹簧上端拐角处发生了较大的塑性变形,导致弹簧伸长而使后坐滑块不能恢复至原位。针对此问题,通过对后坐保险机构的结构特点进行分析,提出了相应的解决方法,即后坐滑块须运动到位后才能完全解除对离心滑块的约束。     

微小型起爆序列初步设计与性能研究

为适应引信微小型化发展的需求,采用基于微机电系统工艺技术,开展微小型起爆序列的设计及性能测试研究。起爆序列初步集成了引信安全与解除保险及发火功能,体积为3 cm³; 该结构包括底层、中间层和顶层,其中底层包括隔断单元和传爆药装药,中间层由微雷管和硅基烟火微驱动器构成,顶层为信息控制电路。测试结果表明,微小型起爆序列实现了解除保险、安全隔爆与可靠传爆的功能,平均输出爆轰压力为10.85 GPa.     

机电引信安保机构解除保险过程动态仿真

为了研究机电引信安保机构的解除保险过程,提出了利用ADAMS软件动态仿真的方法;建立了安保机构仿真模型,计算过程中考虑转子与相邻构件间的接触和碰撞等复杂因素的存在,仿真出了水平转子转正时间,验证了转子转动的灵活性和快速性,以及锁定机构工作的可靠性;将仿真结果与高速摄像试验统计结果比较,验证了ADAMS软件仿真结果的正确性。     

引信MEMS延期解除保险机构

针对传统引信延期解除保险机构结构尺寸大、保险距离短和延时时间散布大等问题,设计了根据弹道实时信息实现延期解除保险的MEMS指令锁延期保险机构。该机构由电推销器,金属簧片式柔性锁臂和活动腔组成,通过弹道实时信息控制电推销器发火,将柔性锁臂推入活动腔,实现延期解除保险的功能。分析了中大口径榴弹引信结构特征和发射内外弹道环境,模拟了电推销器的推力作用过程,利用ABAQUS有限元仿真软件对所设计结构进行仿真分析,对基于UV-LIGA工艺制作的原理样机进行了离心环境试验和电推销器配合试验。仿真和试验结果表明,该机构用于引信MEMS安全保险系统,可保证引信安全状态和可靠解除安全保险状态,且能够根据电路控制电推销器发火实现延期解除保险功能,可保证炮口安全距离和实现在弹道轨迹的不同点解除保险的功能。     

引信钟表保险机构抗振动弧形槽结构驱动板

针对钟表保险机构类引信振动试验后不能解除保险的问题,提出了引信钟表保险机构采用具有弧形槽结构的驱动板。该结构能够改善惯性块的受力,消除驱动板部件造成的压力,使惯性块仅受支撑弹簧的抗力,能够较稳定地抵靠在盖板上,消除应力集中,减小了振动过程中的磨损,保证引信惯性保险能够可靠解除,同时引信的安全性也得到一定的提高。理论分析和试验验证表明,采用这种结构的钟表保险机构在振动试验前后均能正常解除保险,因此弧形槽结构驱动板能够有效提高钟表保险机构抗振动性能。     

基于虚拟样机的某引信钟表机构故障分析

为对引信故障进行快速准确的分析,利用虚拟样机技术,结合多体动力学分析理论,建立了某引信无返回力矩钟表延期解除保险机构的虚拟样机。采用实测弹道数据驱动仿真模型的方式准确获得了该引信机构的动态特性,讨论了引信产生瞎火的原因及相应的改进措施。结果表明:提高定位销的工作可靠性是解决该引信瞎火的根本途径,且这一结论在试验中得到了进一步验证。     

遥控武器站黏弹性胶体缓冲器试验研究

针对遥控武器站弹簧缓冲器刚度较大、阻尼较小导致射击密集度低及可靠性差的问题,研发了一种适用于遥控武器站的黏弹性胶体缓冲器。通过与现有的黏弹性胶体材料对比,配制了一种适用于遥控武器站、黏温特性较好的黏弹性胶体材料;按照遥控武器站原弹簧缓冲器性能及结构参数,设计了黏弹性胶体缓冲器样机,通过静压试验和落锤试验,分析对比黏弹性胶体缓冲器和弹簧缓冲器的力学特性;为满足减小后坐行程的要求,在不改变外部尺寸结构的基础下设计了新黏弹性胶体缓冲器,通过静压试验和射击频率模拟试验分析了新黏弹性胶体缓冲器的力学特性及射击频率适应性。试验结果表明：配制的黏弹性胶体材料黏温特性良好;黏弹性胶体缓冲器样机能量吸收率是原弹簧缓冲器的1.47倍,且无二次冲击效应;新黏弹性胶体缓冲器能量吸收率为77.28%,最大行程为7 mm,具有良好的射击频率适应性。因此,黏弹性胶体缓冲器具有较高的能量吸收率,能有效降低后坐行程,可适应遥控武器站不同射击频率工况,起到提高遥控武器站射击密集度和可靠性的目的。     

ANSYS二次开发在某新型闩体失效机理分析中的应用

某新型火炮闩体在试验过程中出现了开裂破坏,用传统静力分析方法无法给出结构破坏的合理解释。应用ANSYS有限元分析软件的二次开发语言APDL,开发了在后坐缓冲弹簧作用下闩体后坐过程计算命令流程序,通过对该闩体后坐及缓冲弹簧压缩到极限位置动态过程仿真计算,结果表明,在弹簧压缩到极限位置时刻应力水平较高,高应力区位置与试验破坏位置一致,对闩体失效机理给出了较完满的解释,为结构设计进一步改进提供了正确的理论依据。     

引信MEMS安全与解除保险机构电热驱动器

根据MEMS系统微小型化的要求,以引信MEMS安全与解除保险机构的驱动方式为研究对象,针对电磁驱动器结构尺寸大的缺点,提出一种新型电热微驱动器结构及其加工工艺。仿真表明,该电热微驱动器在3V电压下可以产生足够的位移直到完全解除保险,体积小,结构简单。     

某新型自动防暴枪自动机动力学仿真

为了解决某新型自动防暴枪霰弹弹匣供弹难的问题,设计了独特的供弹结构.进行了物理样机试制,开展了实弹试验,验证了结构设计的可行性和工作循环的可靠性.基于SolidWorks三维建模软件和ADAMS/VIEW多体动力学仿真软件,建立了该新型自动防暴枪的虚拟样机模型,进行了自动机工作循环的动力学仿真.对不同枪机框部件质量、导气活塞面积、自动机与机匣摩擦因数和复进簧预压力多种工况下的自动机工作特性进行了研究,为该防暴枪的进一步改进设计提供了依据.     

小口径引信磁流变脂解除保险机构设计与延时特性

针对现代小口径炮弹引信作用性能要求高与体积小的矛盾,提出一种新型小口径引信延期解除保险机构。该机构利用智能材料磁流变脂在有/无磁场作用下的开关特性,基于黏弹性液体受挤压采用收缩孔泄流的工作原理,实现引信延期解除保险功能。通过流体动力学和磁场分析,推导出反映机构结构尺寸和流体黏度特性等因素的延期时间数学模型。仿真和试验结果表明：局部阻尼系数经修正后可有效降低模型计算误差,最大误差为6.7%;通过匹配不同泄流孔径、弹丸转速和颗粒体积比等参数,可实现机构延期时间可控范围为9~84 ms. 磁流变脂温度工作范围广且颗粒不易发生沉降,解除保险机构简单可靠,在中、小口径引信中具有潜在应用价值。     

弹簧缓冲器对某机枪射频和后坐力的影响分析

为研究缓冲架座对轻型遥控武器站的影响,建立一种某机枪和连接机枪与枪架的弹簧缓冲器的虚拟样机模型。利用三维作图软件 Pro/E和动力学仿真软件 ADAMS建立虚拟样机模型,通过进行不同条件下模型的仿真,分析了缓冲器对机枪射击时射频的影响和对传递至枪架后坐力大小的影响。结果表明：弹簧缓冲器会降低武器射频同时明显减小传递至枪架的后坐力,有缓冲器时机枪三连发射击每两发间的射频减小,且射击时传递至枪架的后坐力峰值较无缓冲器时减小88.3%。     

某小型涡喷发动机慢车转速波动数学仿真

针对某小型涡轮喷气发动机在慢车状态工作时出现的转速波动现象,对供油与控制系统进行数学仿真分析,表明发动机控制系统设计稳定裕度低是引发转速波动的根本原因。通过仿真分析认为:调整旁路调节器比例增益(增强主阀芯弹簧刚度)可有效解决该问题,并可提高发动机控制系统稳定裕度。     

油气弹簧刚度和阻尼特性及其影响因素仿真分析

介绍油气弹簧的结构和工作原理,研究其静刚度和阻尼特性,并建立数学模型进行仿真.分析初始气柱高度对静刚度影响,环形腔、阻尼孔和单向阀面积对阻尼特性影响.结果表明,初始气柱高度越短,随着活塞杆压缩量增加静刚度越大;阻尼力与环形腔面积三次方成正比,与等效阻尼面积平方成反比.