非旋转弹外弹道绕质心运动引信受力分析

为给引信安全性设计提供准确的外弹道力学环境,应用刚体动力学理论建立了非旋转弹外弹道上绕质心运动数学模型,得出了引信零部件因弹丸外弹道绕质心运动产生的惯性力轴向分量和径向分量计算公式,进一步简化后给出了工程实用计算公式。分析结果表明,引信零部件因弹丸外弹道上绕质心运动而产生的惯性力径向分量最大值与轴向分量最大值的比值是最大章动角,并且其中一个取极值时另一个接近于0,因此,在分析引信零部件因弹丸绕质心运动惯性力极限值作用而运动时,可以不考虑该惯性力产生的摩擦力影响。     

惯性触发开关动态特性与引信弹道炸分析

针对70mm航空火箭杀爆弹引信弹道炸问题,提出了刚体动力学理论分析和ADAMS动力学仿真相结合的方法,对其惯性触发开关动态特性和弹道安全性进行分析。外弹道环境分析表明:万向发火的惯性触发开关闭合阈值设计不能忽略弹丸绕质心运动产生的径向惯性力。仿真计算和理论分析结果均表明:弹簧抗力和结构尺寸偏差对惯性触发开关闭合阈值影响较大,惯性触发开关实际闭合阈值可能超出设计范围。弹道安全性仿真和振动试验结果表明:惯性触发开关对弹道振动冲击的响应是敏感的,其闭合阈值下限偏低,与弹道振动冲击过载接近,弹道环境适应能力明显不足,若发生多次共振或高频振荡皆有可能引起弹道炸。     

无控旋转弹丸外弹道姿态测试与模型验证

针对传统的外弹道测量手段本身所存在的危险性以及测试过程不可逆,难以满足新型武器系统的外弹道测试需求的问题,提出了一种安全准确的外弹道理论研究方法,利用MATLAB仿真软件求解弹丸的飞行姿态。以无控旋转弹丸为研究对象,依据弹箭飞行动力学理论,运用质心运动定理和动量矩定理分析弹丸的质心运动和绕质心转动的飞行过程,建立弹丸飞行姿态的数学模型,应用龙格-库塔法进行模型求解以及数据分析处理,得到弹丸的外弹道转速与章动曲线,并与实验测试曲线进行对比分析,所得结果基本一致,从而验证了所建立的旋转弹丸姿态数学模型的合理性。     

炮弹轴向加速度测量方法

炮弹轴向加速度是一维弹道修正引信进行射程修正的重要参数，为了消除传感器安装在远离炮弹质心的引信中而引起的离心加速度，采用艰加速度传感器纵向排列的方法检测炮弹质心轴向加速度，利用弹道方程生成随机弹道作为实际弹道进行了仿真分析，设计了测量装置，在弹丸飞出炮口的时刻，弹载加速度传感器开始采集上升阶段的弹丸轴向加速度，进而利用数值积分法计算出射程偏差量，将算法仿真得到的射程偏差量与理论值进行比较，证明该方法能够满足工程实现要求。     

旋转稳定弹丸高原弹道变化机理及规律研究

为了解旋转稳定弹丸高原弹道的变化机理和运动规律,根据刚体弹道理论,建立了旋转稳定弹丸质心和弹丸姿态运动微分方程。在分析高原环境对旋转稳定弹丸弹道特性影响的基础上,通过平原、高原试验测试数据的对比验证,分析了旋转稳定弹丸高原射击密集度、飞行阻力系数的变化及高原环境对弹丸质心运动的影响因素,确定了旋转稳定弹丸高原运动规律及其成因。结果表明:试验结果与理论分析基本一致,旋转稳定弹丸高原质心运动较平原有较大差异,而其高原姿态运动的基本规律与平原相似。研究成果为掌握旋转稳定弹丸高原飞行规律,提高武器装备高原射击精度奠定了重要的理论基础。     

弹丸斜侵彻混凝土介质的分析计算方法

应用刚体运动理论建立了弹丸斜侵彻混凝类坚实介质的分析计算模型 ,推导了弹丸运动过程中作用在弹丸上的力和力矩表达式 .并应用 MFC类库语言设计编制了基于 WINDOWS3.2的弹丸斜侵彻混凝土介质的分析计算软件 ,通过对弹丸斜侵彻过程中的动力学特性分析 ,它给出了弹丸斜侵彻的弹道曲线、质心速度时间历程曲线、质心轴向过载时间历程曲线、质心横向过载时间历程曲线、攻角时间历程曲线和倾角时间历程曲线 ,这为弹药战斗部设计及引信设计提供了重要依据     

脉冲力作用下弹道修正弹飞行稳定性研究

根据提高高射弹丸对机动目标命中率的实际需求,研究了空射型二维弹道修正弹.文中基于外弹道理论,建立了在脉冲力和脉冲力矩共同作用下的弹道修正弹刚体弹道模型.以某高炮弹丸为例,利用6自由度弹道程序进行仿真,分析了脉冲力、喷管径向位置偏差、轴向位置偏差对弹丸飞行稳定性的影响,通过仿真得到了该弹丸的最大允许作用脉冲力、径向与轴向稳定区域.这对弹道修正方案的设计,具有一定的参考意义.     

弹丸外弹道及引信活击体爬行力数值仿真

针对惯性触发引信设计过程中引信零件爬行力计算问题,分析了引信及弹丸在外弹道飞行时的受力情况,运用计算流体力学软件（FLUENT）对弹丸空气动力进行了仿真分析,得到了弹丸在外弹道飞行的阻力和翻转力矩。再由虚拟样机软件（ADAMS）对弹丸整个飞行过程进行模拟计算,得到弹丸在整个外弹道的稳定性情况、飞行轨迹和引信活击体受到的爬行力。所得结果和分析对弹丸外弹道分析及引信惯性触发机构的设计和研究具有一定参考意义。     

基于泰勒公式的弹道修正力分段计算方法

由于高速旋转弹弹道方程本身的复杂性,加上修正力的大小、方向和作用点将影响弹丸的旋转运动特性,修正时可能出现弹丸绕质心剧烈运动,使得通过解算弹道确定修正力比较困难.为此提出基于泰勒公式的弹道修正引信实际弹道快速计算模型,输入量未弹载测量系统实时测量弹丸在弹道坐标系中的三个分速度及转速,同时为确保修正力计算的准确性,提出将弹道降弧段分段,分别计算各段所需的修正力.通过分段计算鸭舵机构修正力及其误差分析说明本方法可行,并且计算公式均为解析式,不需迭代计算微分方程,计算速度高.     

引信外弹道加速度测量方法

为了实现弹丸外弹道切向加速度的有效测量,使加速度测量更具理论基础,在实际应用时更具参考价值,提出利用MEMS加速度传感器测量轴向加速度以代替切向加速度的测量方法。利用六维刚体外弹道模型分析了弹丸运动过程中攻角随着弧长和射角的变化规律,并以此为基础计算利用两种加速度进行弹道弧长解算的误差,仿真试验发现,攻角变化很小,两种加速度变化规律差异很小,利用两种加速度计算出的弧长误差也很小,在有限距离内可以利用轴向加速度进行弧长解算。利用MEMS加速度传感器进行测量系统设计,并进行实弹射击试验,试验结果表明该方法能准确获得弹丸外弹道的加速度,加速度变化规律和范围在误差允许的范围内与仿真试验结果基本一致,在弹丸外弹道性能分析、惯导系统设计以及精确制导弹药研制方面具有广阔的应用前景。     

引信球转子起动时刻判定

在质心、形心与弹丸旋转轴三者均不重合的引信球转子解除保险运动过程动力学模型基础上讨论了球转子运动微分方程组求解的初始条件，建立了质心、形心及弹丸旋转轴均不重合时引信球转子起动时刻的受力平衡方程组。作为实例计算了某引信球转子解除保险运动的起动点。     

旋转稳定弹弹道修正引信减旋装置研究

对旋转稳定弹弹道修正引信的减旋技术进行了探索性研究,提出并建立了七自由度外弹道模型,通过计算和分析表明：采用减旋翼减旋,通过轴承连接引信和弹丸的减旋装置不仅可以使弹道修正引信减旋,而且可以使弹道修正引信在弹道飞行过程中逐步达到较低的平衡转速,为二维弹道修正引信正常工作创造了良好的条件,并且验证了带减旋装置的弹道修正弹满足飞行稳定性要求。     

弹炮耦合问题的理论模型

用基于Kane方程Huston方法建立了较为完善的研究弹丸与炮管耦合问题的动力学模型.模型中将炮管处理为运动支撑上的悬臂梁,取其前N阶正则模态计算炮管各断面中心的变形和转角.弹丸处理为刚体,弹带中心沿炮管轴线平移和绕炮管轴线转动.弹丸可有偏心,其转动和平动的关系由膛线缠角确定.弹底和膛内除作用有火药气体压力外,弹丸和炮管间还作用有摩擦力和摩擦力矩.利用该模型,可以更精确地分析弹丸发射过程.     

基于动力学仿真的外弹道模块开发

基于动力学仿真的外弹道模块,以弹丸为研究对象,考虑初始条件、气象条件、阻力系数等因素,通过对弹丸运动过程的受力分析,借助ADAMs仿真软件来求解弹丸质心运动方程组.身管动态响应和振动分析后所得的数据可作为弹丸运动的初始条件,并用此模块来计算武器系统射击精度.     

引信球转子转正运动终止条件分析

为得出描述引信球转子转正运动终止状态的动态平衡角，从而解决球转子工程设计的可靠性问题，建立了质心、形心与弹丸旋转轴三者均不重合时球转子转正运动终止时刻的受力平衡方程组，讨论了引信球转子转正运动微分方程组求解的终止条件。以某引信球转子设计为例进行了数值仿真。仿真结果表明：引信球转子动态平衡角接近于零但不等于零，并且散布较大。实验结果表明：进行球转子设计时，在提高延期解除保险性能前提下应兼顾动态平衡角，以提高发火与传爆可靠性，特别是在球转子直径较大、采用针刺发火原理或旋转偏心较大的场合。     

拦截飞鱼类导弹时马格努斯力对旋转弹丸脱靶量的影响

通过解算马格努斯力对高速旋转弹丸外弹道的影响，讨论了在拦截小型掠海目标时，马格努斯力所导致的外弹道偏差，计算了脱靶量，从而证明拦截小型目标时，马格努斯力会对弹丸脱靶量带来较大的影响，建模时不可忽略。     

脉冲参数对迫击炮弹稳定性影响研究

以脉冲发动机作为修正执行机构对迫击炮弹进行弹道修正,利用六自由度脉冲修正迫击炮弹运动方程组研究脉冲参数对弹道的影响,分析了脉冲发动机冲量、点火相位、发动机安装位置轴向偏心距以及点火时间间隔对迫击炮弹飞行稳定性的影响;脉冲冲量越大,发动机安装位置离弹丸质心越远,相邻两发动机点火时间间隔越短,对弹丸的修正距离越远,同时也将引起攻角增大,弹丸稳定性降低;参考各脉冲参数的变化趋势,对脉冲发动机设计具有实际意义。     

引信球转子动力学分析

球转子机构是旋转弹药引信典型的保险与解除保险机构之一，除主要用于满足引信隔爆安全性要求外，同时也可兼作延期解除保险。应用欧拉刚体动力学理论，分析了球心、质心及弹丸旋转轴均不重合时的球转子动力学问题，给出了描述球转子在其腔室内转正运动的微分方程组，为引信球转子的工程设计提供了理论支持。