某弹箭转速-攻角闭锁数值仿真及分析

为了研究转速-攻角闭锁现象的机理和规律,利用滚转角诱导侧向力矩可引起转速-攻角闭锁这一条件,建立了可描述旋转对称弹箭转速-攻角闭锁的动力学模型,并以某弹箭为例进行了数值仿真。研究了初始转速、初始总攻角、初始总攻角方向角以及其他不同参数对转速-攻角闭锁稳态值的影响。仿真结果表明,在相同参数条件下,转速-攻角闭锁状态的稳态值由初始条件决定;当在某参数条件下存在大小相等方向相反的2个稳态转速时,稳态转速会因初始条件的差异而稳定到不同方向,但稳态转速和初始转速方向相同的几率远大于两者相反的几率;在各种参数的共同作用下,为使弹箭运动收敛到稳定的闭锁状态,必须对弹箭气动参数进行合理设计。     

基于交互式多模型无迹卡尔曼滤波的悬架系统状态估计

为有效解决复杂行驶工况下非线性悬架系统运动状态无法精确获取的难题,实现模型参数不确定以及时变路面激励工况下悬架状态精确估计的目标,开展了悬架系统状态估计研究。在路面激励模型和非线性悬架系统模型的基础上,结合交互式多模型算法与基于马尔可夫链的蒙特卡洛理论,设计了考虑模型参数不确定以及时变路面激励工况下多模型交互无迹卡尔曼滤波（IMMUKF）状态估计算法,且利用随机控制稳定判据验证了所设计的非线性观测器稳定性判定。对比分析了不同路面激励工况下悬架系统对于传统无迹卡尔曼滤波观测器与IMMUKF观测器的状态估计精度,并进行了台架试验验证。试验与仿真结果表明,IMMUKF观测器可获取更高的系统状态识别精度,不同路面激励仿真工况下状态估计误差最大均方根值不超过8%.     

考虑非线性的机枪系统发射动力学研究

提出一种18个参数人体抵肩拟随机集总参数模型，建立了土壤沙箱式弹塑性模型，用一种间隙单元（或称单向抗压单元）模拟土壤和驻锄之间在竖直方向（或法向）上只压不拉的作用点；在此基础上建立了发射状态下人－枪－土壤耦合系统非线性有限元模型，并求解其在连发状态下的枪口响应，计算结果符合客观实际。文中所建立的模型对研究机枪系统发射动力学特性具有一定的参考价值。     

火炮高平机参数辨识与灵敏度

为准确模拟高平机在火炮发射状态下的动态响应, 基于含气油液压缩模型和油缸膨胀刚度,结合高平机结构构型,建立火炮发射状态下的某高平机动力学模型。采用多体动力学仿真软件ADAMS完成高平机参数化模型建模,确立高平机模型中的待辨识参数。根据某车载炮射击试验数据和火炮发射动力学模型,引入粒子群优化算法对高平机参数进行辨识,获得高平机模型参数值。辨识后模型输出结果与试验数据吻合良好,验证了模型精度及参数辨识结果的有效性。对影响火炮俯仰运动的高平机参数进行灵敏度分析,分析结果表明,高平机油液含气量、油缸初压等若干参数对火炮起落部分俯仰运动的影响较大。     

考虑细观损伤的推进剂粘弹性多尺度本构模型研究

为了深入研究固体推进剂细观损伤行为及对其宏观力学性能的影响,在223~333 K温度下对硝酸酯增塑聚醚推进剂（NEPE）推进剂开展了单轴拉伸和应力松弛试验,获得了相应的应力应变曲线及松弛模量主曲线。在有限变形下开发了考虑细观损伤的非线性粘弹性本构模型,该模型通过将微空洞演化与温度、应变率、围压及循环加载损伤等因素关联实现对推进剂力学性能的多尺度分析。通过有限元软件ABAQUS对模型进行了二次开发,并基于试验数据确定了模型参数,之后将模型应用于预测推进剂在不同加载下的力学响应。结果表明,该模型能够准确预测推进剂在宽温（223~333 K）和加载速率（1~200 mm·min^-1）下的单轴拉伸响应,并且适用于循环加载、围压试验和双轴加载试验,验证了该模型在复杂应力状态下的有效性。该模型所需参数较少且易于嵌入商用软件,可为发动机推装药结构完整性的多尺度分析提供一定的理论指导。     

面向弹丸炮口状态的自行火炮结构参数全局灵敏度

合理评估自行火炮结构参数在给定分布条件下对弹丸炮口状态的影响,不仅有利于提高自行火炮的射击精度,而且还可以改进自行火炮的生产工艺水平。为获得较准确的弹丸炮口状态,建立了能够同时考虑弹丸膛内运动和车体振动的某自行火炮整体发射动力学模型。针对某些自行火炮参数存在相关性等情况,提出了一种基于Rosenblatt转换理论的全局灵敏度分析方法。该方法在输入变量为任意连续独立实变量条件下,通过对独立变量组1阶敏感系数和全敏感系数的估计,实现了相关变量组1阶敏感系数和全敏感系数的估计。基于上述模型和方法,进行了某自行火炮最大射程条件下,面向弹丸炮口状态的火炮结构参数全局灵敏度分析。结果显示：底盘纵向转动惯量是最大射程条件下影响火炮弹丸炮口状态的最大因素。     

基于PD-RMPC算法解决弹性体高超声速飞行器的输入饱和与状态约束问题

由于强不确定性、高非线性、强耦合性,输入饱和及飞行状态受约束等问题,使得控制系统的设计中存在许多难题。因此,设计一个能够解决模型不确定性和保持严格执行飞行约束的控制算法十分必要。首先,基于线性矩阵不等式(LMIs)凸优化的控制策略,并结合张量积模型转化方法将考虑气动热弹性因素的非线性动力学模型转变成线性参数模型(LPV);其次,将PDRMPC算法应用于LPV模型以克服输入饱和及飞行状态受限影响。这种控制策略不仅可以解决参数模型的不确定性和弹性体模型的鲁棒稳定性问题,同时也保证了在约束下的系统状态稳定。最终,数值仿真结果证实了方法的有效性。     

基于泛函序列时变自回归滑动平均模型的弹箭时变模态参数递推估计方法

随着弹簧系统朝着大型化、高速化、智能化发展,飞行状态下弹箭系统的固有特性对整体结构的影响不可忽视。针对弹箭在飞行状态下的时变模态参数辨识问题进行研究,基于泛函序列时变自回归滑动平均（FS-TARMA）模型,提出一种时变模态参数的递推估计方法。该方法采用墨西哥帽小波基作为TARMA模型时变系数的空间基底,并借鉴于无结构化TARMA模型递推估计思想,将投影参数矩阵视为振动响应数据长度的变量,实现了投影参数矩阵的递推估计。通过有限单元法建立阿里安V号芯级运载火箭时变有限元模型,对所提方法进行验证。结果表明：递推辨识方法与传统批量算法相比,在辨识精度上,3阶模态频率辨识结果最大相对误差在5%以内;在计算效率上,递推辨识方法的计算时间缩短了9.38倍。     

基于二维修正组件的弹道修正弹稳定性分析与仿真研究

弹道修正弹在设计时,需要解决的核心问题是在满足弹丸的稳定性的基础上最大限度的提高其修正能力。由于修正执行机构的存在,弹丸的气动布局会发生较大的改变,必须对其稳定性进行考核与评估。通过建立二维弹道修正弹刚体弹道模型,描述出弹丸的动力学和运动学关系,并通过稳定性理论和判据分析刚体弹道模型,得出满足稳定性应具备的条件。通过仿真研究了有控与无控状态下舵结构参数对稳定性的影响,结果表明修正引信舵结构参数对系统稳定性具有较大影响,应合理选定参数使其有较好的弹道特性。     

射流管式气动舵机分析方法的研究

在介绍现有射流管阀分析理论的基础上,根据其气路等效桥路修正公式讨论了射流管阀控制系统的线性化分析方法,给出了线性化关键参数--起始压力、压力增益和流量放大系数在不同流动状态条件下的计算公式,同时给出了判断流动状态的准则以及它们阀结构参数的函数.试验表明,其主要关键参数计算公式基本正确.     

一种四级线圈发射器模型研究

基于电磁感应原理。得出了弹丸受力与线圈粗细之间的关系。并设计出了一种四级线圈发射器模型。该模型利用线圈外部的传感器控制电路放电时间，较好地克服了传统发射器线圈放电时间难于控制的不足。利用SIMPLORER和Maxwell仿真软件对发射器的主体电路和线圈磁场进行了分析。并对模型实验结果和系统性能进行了分析和讨论。     

基于Partran/Nastran的发射装置振动特性设计

依据某型发射装置及导弹的结构,利用 Partran/Nastran软件建立发射装置及导弹系统的振动特性模型,并计算出该系统的固有频率,分析三个主要因素对系统振动特性的影响,在此基础上对发射装置进行改进设计,实现对发射装置的振动特性设计,避免"机翼-发射装置-导弹"之间共振的发生.     

不同土壤硬度对火箭炮发射初始扰动的影响研究

武器系统发射时的初始扰动对于射击精度的影响至关重要,为了研究火箭炮发射时土壤硬度对于发射初始扰动的影响规律,提高火箭炮射击精度,利用多刚体动力学、多柔体动力学理论及土壤本构模型,建立刚柔耦合火箭炮发射动力学模型。该模型充分考虑了土壤刚度、粘聚力及内摩擦角等关键参数对于火箭炮振动特性的响应影响,由刚柔耦合模型计算了燃气流冲击下火箭炮支腿的受力特性及炮口响应,并进行实验验证,最终研究了几种不同硬度土壤对火箭炮初始扰动的影响规律。该计算方法为土基发射武器的动力学计算提供了重要的参考。     

某型火箭炮改进前后效能对比

某型火箭炮已不能适应现代条件下的作战需求，需要进行全面改进。笔者试图采用相对效能模型、层次分析法以及模糊数学的有关方法对该炮改进前后的效能进行对比分析，计算该炮改进前后的效能倍增关系。根据计算结果可以看出：按初步论证方案对该火箭炮进行改进后的效能是原炮的7．23倍，武器系统全寿命周期费用是原火箭炮的3．90倍，效费比是原来的1．85倍，这说明按初步论证方案对原火箭炮武器系统进行改进是必要的。     

气动式水下武器发射装置节流阀流通面积研究

为了研究气动式水下武器发射装置节流阀的流通面积对武器发射内弹道的影响规律，运用内弹道理论建立了该发射装置节流阀的流通面积计算数学模型，求取了节流阀流通面积随发射深度变化的调节规律，通过该发射装置的全系统仿真软件对调节规律进行实例验证．仿真结果表明，建立的数学模型与求取的规律是基本正确的，可解决该发射装置大深度发射武器时发射能量控制问题．     

载流电枢电磁线圈发射器运行特性分析

电枢是电磁线圈发射器能量转换的关键部分,以此为研究对象,提出串联载流电枢发射器和并联载流电枢发射器的结构模型,通过分析2种载流电枢发射器的工作原理和结构特点,得到了系统微分方程,并利用MATLAB建立了载流电枢发射器的系统仿真模型,分析了发射器的运行特性。分析结果表明,载流电枢发射器发射过程无拖拽效应,串联载流电枢发射器适于载荷在20 m/s以下的加速段使用,适于选用低压的电容器电源;并联载流电枢发射器可用于载荷在50 m/s以上的加速段使用,适于选用高电压电容器。研究结果对电磁线圈发射器电枢结构设计具有一定的指导意义。     

增强型电磁轨道发射器电磁场和电感梯度仿真分析

为研究增强型电磁轨道发射器的电磁场和电感梯度特性,建立增强型电磁轨道发射器2 维仿真计算模型 进行仿真分析。采用有限元方法,在500 Hz、1 MA 正弦电流激励条件下,分析比较层叠增强型和平面增强型电磁 轨道发射器的电磁场和电感梯度。结果表明：与普通轨道发射器相比,增强型电磁轨道发射器电磁场和电感梯度有 较大提升;增强型电磁轨道发射器轨道高度越低,磁场强度和电感梯度越大;增加辅助轨道层数能够提高增强型电 磁轨道发射器的磁场强度和电感梯度。     

基于ADAMS的某榴弹发射器动力学仿真分析

利用Solidworks和ADAMS软件联合建立了某榴弹发射器的虚拟样机模型,针对武器自动方式提出连发控制方法,并对模型进行了验证,结果表明仿真与试验数据基本吻合,符合工程分析的要求。在此基础上对供弹机构、枪机以及枪机和节套的撞击力等进行了仿真,获得试验无法测量的参数,分析结果表明采用虚拟样机技术对该榴弹发射器动态特性分析是可行的。     

多管火箭发射车动力学仿真研究

介绍了多管火箭发射车在火箭发射过程中的动力学仿真研究情况，包括详细的模型简化方法、模型的ADAMS描述、仿真过程控制。应用ADAMS软件对多管火箭发射车的多种发射情况，如：不同发射角度、不同发射顺序、不同发射间隔等，进行实时仿真分析，获取发射车系统的模态参数，运动机构的运动特性和约束的约束反力等。     

液压蓄能式鱼雷发射装置内弹道建模与仿真

液压蓄能式鱼雷发射装置以其低发射噪声、无舱室增压等优点备受各国海军青睐。为研究该型鱼雷发射装置的内弹道特性,该文在其结构及发射原理基础上,通过合理简化及假设建立了该装置发射过程的内弹道模型,并在MATLAB/Simulink环境下进行了仿真计算。仿真结果表明,建立的内弹道模型能基本反映该装置的内弹道特性,为装置的工程设计提供了依据。要使其内弹道性能满足要求,应结合该装置的具体战技指标来确定装置的结构参数及初始能量储备。