柔性弹丸飞行动力学研究

建立了大长细比弹丸刚体运动和柔性弯曲变形耦合的动力学模型；定义了柔性弹丸的平均弹轴系和刚体运动；以梁的弯曲理论为基础，推导了柔性弹丸的弯曲变形方程。在准静态变形条件下给出了柔性弹丸的攻角运动方程及其解，并由此获得了柔性弹丸的静态和动态稳定性条件，从中可看出柔性变形对弹丸飞行稳定性的影响，为长大细比弹箭的设计提供了重要的理论依据。     

柔体火箭弹道模型的建立

以低速旋转的尾翼式火箭为研究对象，以梁的弯曲理论为基础，进行微元体和刚体的受力分析，推导出柔性火箭的弯曲变形方程，建立了柔性火箭飞行运动和柔性弯曲变形耦合的动力学模型。     

细长弹箭气动弹性稳定性研究

本文从弹箭空间摆动和弹性振动耦合的动力学模型出发，利用拉普拉斯交换方程对飞行弹箭的气动弹性稳定性进行了研究。在一阶大气压 动模态情况下得到了气动弹性的静态稳定性条件。并根据胡尔威茨判别法，推导出了动态稳定性条件和确定了动态稳定区域图的形式。     

大长径比弹箭在飞行时的柔性变形特性分析

对于远程火箭和杆式穿甲弹这类细长飞行体来说 ,随着弹体长径比的增大和飞行速度的提高 ,其在空中的柔性变形已经不可忽略 ,变形的大小可能远超过弹箭设计时所允许的公差 ,将严重影响弹箭的飞行性能。本文提出了大长径比弹箭在飞行时柔性弯曲的动力学模型和有限元模型 ,并对柔性变形进行了仿真分析 ,讨论了飞行速度和长径比等参数对飞行体变形的影响。研究结果对细长弹箭的设计具有一定参考价值     

尾翼稳定弹刚体弹道数值计算技术

弹丸６自由度运动微分方程计算是外弹道数值计算理论中的一个重要内容，其中绕心运动的攻角微分方程在稳定飞行条件下其解为衰减的振荡曲线，因而方程数值解的收敛性，稳定性较差，求解较为困难，且计算时间很长。本以尾翼稳定弹为例，对其刚体弹道运动微分方程的求解技术作了探讨，分析了尾翼弹飞行稳定的条件。     

柔性弹箭飞行力学建模研究

结合传统弹箭刚体飞行动力学理论,基于大运动弹性体浮动框架建模方法,采用混合坐标建立了飞行力学模型,该模型考虑了柔性弹箭惯量矩阵时变效应,通过小参数摄动法确定了柔性变形引起的空气动力变化.采用了合适的浮动框架--线性化Tisserand框架,使得浮动框架引出的约束方程自动满足,飞行力学求解由微分代数混合方程组化为微分方程组;通过分析变形运动方程,给出了在转速变化较慢的被动段时系统临界状态的条件和临界转速.     

旋转尾翼弹箭极限圆锥运动稳定判据

为获得旋转尾翼弹箭极限圆锥运动稳定判据,针对现有理论方法的不足,提出了改进理论模型。该模型通过对弹箭在准圆运动状态下的振幅平面方程进行泰勒展开,从而充分考虑幅值变化对振幅平面方程中根号项取值的影响;在此基础上,根据不同参数取值情况,对其非零奇点的存在性和稳定性进行分析,导出了弹箭在非线性静力矩和非线性马格努斯力矩作用下形成稳定极限圆锥运动的解析判据,并给出两条仅与攻角方程初始参数相关的综合判据条件J₁>0和J₂>0;以某型旋转尾翼弹箭气动及结构特征参数为例,对所得理论判据进行了验证。研究结果表明,给出的稳定极限圆锥运动形成判据,与现有理论结果相比,更为全面且明确,利用所得判据条件,可方便准确地对弹箭极限圆锥运动特性进行分析判断。     

旋转体制下鸭式布局弹箭正弦打舵气动特性分析

为了研究鸭式布局弹箭正弦打舵滚转控制时非对称姿态飞行的气动特性,根据滚转周期内的飞行姿态建立了4组模型,进行风洞实验,得到全弹的气动力变化规律; 采用基于三维Navier-Stokes方程求解的时空二阶精度的隐式迭代算法,建立数值计算模型,对流场进行数值模拟,得到不同攻角下飞行时的弹箭各部件气动力数据。结果表明数值模拟气动力数据与风洞实验结果有相似的变化规律。采用后处理软件分析了鸭舵下洗对尾翼的影响,得到结论:鸭式布局弹箭鸭舵洗流对尾翼干扰明显,非对称姿态下鸭舵对尾翼的洗流会使弹箭产生诱导滚转力矩,且该滚转力矩随攻角增大而增大。     

细长杆异型截面弹芯的运动方程组

异型截面弹芯由于其弹体长径比大和飞行速度高，在空中的柔性变形已不可忽略。为此，文中建立了异型截面弹芯柔性变形时弹轴运动的微分方程，以便分析柔性变形对杆式弹飞行性能的影响，特别是对异型截面弹芯的运动稳定性的影响。     

带微型扰流片的尾翼弹飞行弹道仿真

为了研究微型扰流片的控制机理及控制效果,以某带微型扰流片的尾翼弹为研究对象,从动力学角度分析微型扰流片动作对尾翼弹飞行弹道的影响,建立了该类弹箭的六自由度飞行动力学模型并进行了飞行弹道数值仿真;不同速度条件下扰流片对弹箭侧偏和射程的修正结果表明：在弹箭飞行过程中某一个时刻启动微型扰流片后,弹箭的飞行姿态可以发生较大的变化,从而改变其飞行轨迹,达到弹道修正的目的。     

柔性飞行器飞行动力学与结构动力学耦合分析方法

柔性飞行器的刚体运动和弹性变形相互之间存在耦合影响.为实现柔性飞行器的运动和结构内力的耦合求解,利用Lagrange方程推导柔性飞行器的刚体运动弹性变形耦合方程,其中弹性变形部分利用柔性体的弹性模态来描述;通过算例研究柔性对飞行器运动轨迹和姿态的影响以度刚体运动对结构内力的影响,验证了刚体运动方程和结构动力学方程耦合求解的必要性.     

考虑刚体运动与弹体变形耦合效应的旋转导弹动力学建模

旋转导弹结构细长,具有较大弹性,结构低频振动易与刚体运动相互耦合。为更好地研究旋转导弹的动力学特性,对考虑刚体运动与弹体变形耦合效应的旋转导弹动力学建模问题展开研究。引入瞬态坐标系,在该坐标系下利用拉格朗日方程建立弹性旋转导弹的惯性耦合完整模型。该模型考虑了弹性变形对质量特性的影响,能够完整描述刚体运动和弹性变形间的耦合效应。在不同假设下,将惯性耦合完整模型简化后可得到弹性耦合简化模型和非惯性耦合模型。仿真分析结果表明：相对于其他两种简化模型,惯性耦合完整模型能够更全面地描述旋转导弹的运动,而刚体运动与弹体变形耦合效应在旋转导弹建模和分析中不可忽略,需要加以考虑;在旋转导弹运动稳定情况下,3种模型的差别主要体现在姿态运动上,而在弹性变形上的差别可以忽略。     

带有分支梁的导弹模态剪力和模态弯矩计算方法

模态剪力和模态弯矩是导弹横向动态载荷计算及识别的重要基础,完善了带有分支梁的导弹模态剪力和模态弯矩计算方法。首先从剪力和弯矩的基本定义出发,推导了梁-质量块有限元模型主梁和分支梁模态剪力和模态弯矩计算方法,然后采用模态叠加方法计算横向静力作用下导弹的飞行载荷,并与静力学计算结果进行对比。结果表明,采用模态剪力叠加和模态弯矩叠加计算结果随着模态数量的增加逐渐逼近静力学计算结果,当考虑所有的模态时,计算结果与静力学计算结果完全相同,验证了模态剪力和模态弯矩计算方法的正确性。     

格栅舵控制巡飞导弹纵向动态特性分析

为了研究某型采用格栅舵进行控制的巡飞导弹的纵向动态特性,分析了飞行时格栅舵偏转提供的控制力,采用小扰动线性化理论对气动力、气动力矩与运动方程进行了线性化,建立了纵向扰动运动方程组.选取巡飞初始状态为特征点,计算出该状态下各动力系数的值,由扰动运动方程组求得纵向自由扰动下各运动偏量的动态响应及以舵偏为输入的各偏量传递函数...     

仿真转台频率响应指标的确定方法研究

仿真转台是导弹半实物仿真的关键设备之一.文中研究了转台自然频率、带宽频率和双十指标频带的定义与相互转换关系.通过计算分析不同动态频率响应的转台对导弹控制系统阻尼回路和位置回路时域和频域指标的影响,得出了确定根据导弹阻尼回路穿越频率来确定转台动态频率响应指标的这一基本原则,并建议转台双十指标频带应为导弹阻尼回路穿越频率的3倍左右.     

随动推力作用下柔性自旋飞行器横向振动响应及失稳分析

针对柔性自旋飞行器动力学问题,考虑结构自身旋转作用,建立计入陀螺力矩及随动推力影响的运动方程,研究系统的动力学响应问题。将柔性自旋飞行器简化为非均匀转子结构,采用剪切变形对轴向位移有影响的Timoshenko梁模型,计入了陀螺力矩及随动推力的影响,基于有限元方法建立了运动方程,分析了质量偏心力作用下转速和推力对系统动力响应的影响以及结构失稳的情况。分析结果表明：随动推力的增加会减小系统的刚度和临界转速;激振频率等于系统临界转速频率时系统发生共振;推力达到或超过临界推力将导致系统失稳;转速的增加会降低系统的临界推力值;结构的非均匀性对系统的临界转速和临界推力造成很大影响。     

基于UML的机动导弹系统生存能力概念建模

从机动导弹系统生存能力仿真需求出发,针对机动导弹系统生存能力概念建模问题进行研究。首先对机动导弹系统生存能力进行了系统分析,包括机动导弹系统的结构分析和任务目标分析。在此基础上,提出了机动导弹系统生存能力的新定义,从机动导弹系统作战全过程的角度对其生存能力概念进行了全面描述与分析,运用统一建模语言分别构建了机动导弹系统生存能力静态概念模型和动态概念模型。研究结果为机动导弹生存能力仿真评估奠定了基础。