航天火工分离装置捕获结构性能仿真及优化研究

为避免航天火工分离装置在分离过程中产生对箭（弹）体有害的分离多余物,需要设计相应的多余物捕获装置（以下简称捕获器）。国内外对捕获器结构设计方面的理论研究较少,传统的设计普遍依赖于试验研究。以狭小空间下爆炸螺栓捕获器为研究对象,在显式动力学理论基础上,对捕获器的工作过程进行了仿真分析,定量分析了关键几何尺寸对捕获效果的影响,提出一种优化的捕获器结构,为中国新一代运载火箭捕获器的研制和选型提供依据。     

爆炸螺栓作用过程的仿真研究

针对某典型结构的爆炸螺栓,利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,选用4种具有不同爆速、爆压参数的药剂进行了仿真计算,得到了适用于该典型结构爆炸螺栓的药剂,并对采用该药剂的爆炸螺栓具体作用过程进行了仿真分析研究,计算得到的分离断口、分离速度和分离现象与工程实际基本吻合。     

爆炸螺栓分离动力学仿真分析研究

为了避免爆炸螺栓分离解锁后引发高速冲击破坏及爆炸螺栓可能沿对接孔回弹的问题,在爆炸螺栓盒内设计挡片、弹簧片、缓冲块结构来降低爆炸螺栓盒受到的冲击,同时弹簧片上的耳片结构在爆炸螺栓回弹时对其卡滞防止爆炸螺栓突出分离面。采用ABAQUS显示动力学软件对爆炸螺栓通过弹簧片、最后撞击到缓冲块的过程进行动力学仿真分析,定量分析了挡片、弹簧片对爆炸螺栓冲击速度的影响,对冲击载荷下爆炸螺栓盒体强度进行评估,并开展爆炸螺栓收纳试验验证。结果表明：所设计的爆炸螺栓盒能够实现对爆炸螺栓的有效收纳,其盒体结构强度能够满足冲击载荷下的使用要求。     

一种低冲击分离螺栓的设计

介绍了一种低冲击分离螺栓的设计,重点介绍了螺栓承载能力的设计以及电起爆器的设计,并对低冲击分离螺栓进行了性能试验.试验结果表明,分离装置的设计方案正确、工作可靠、性能稳定,满足技术要求,为同类产品的设计提供了一定参考.     

一种滚珠式分离解锁螺栓

为满足一种火工品的功能要求,设计了滚珠式分离解锁螺栓。重点研究螺栓承载能力并设计电起爆器, 对滚珠式分离螺栓进行性能试验。实验结果表明：滚珠式分离螺栓的设计方案正确、工作可靠、性能稳定,满足技 术要求,可为同类产品的设计提供参考。     

一种基于风洞试验环境的轨迹捕获系统设计

为了对投放物（以下称外挂物）相对飞机的分离特性进行考察,设计了一种用于跨声速风洞试验的轨迹捕获系统,来模拟外挂物从飞机上释放时的运动轨迹。针对外挂物轨迹的捕获问题,设计出一种6自由度串联机械臂,并通过有限元方法分析其受气动载荷时的位置精度;对机械臂进行运动学分析,根据外挂物动力学方程设计出机械臂捕获外挂物轨迹的控制器,并对机械臂运动空间进行了仿真分析;对某外挂物运动轨迹和机械臂对该投放物的捕获轨迹进行了仿真模拟。结果表明：该试验系统的允许试验时间大于0.8 s,机械臂对外挂物各方向上运动轨迹的捕获误差不超过1 mm,满足试验精度要求,从理论上验证了所设计的风洞试验轨迹捕获系统对外挂物轨迹模拟的真实性。     

一种反舰导弹捕获目标概率仿真计算方法

针对捕获目标概率在导弹武器系统设计、试验鉴定、作战效能评估等方面的重要性,提出一种反舰导弹 捕获目标概率的仿真计算方法。分析影响反舰导弹导引头一次开机捕获概率的主要因素并给出其分布规律,建立导 引头搜索范围计算模型;基于该方法进行反舰导弹捕获概率的算例分析,分析各因素对捕获概率的影响。仿真算例 结果表明：该方法能简便有效地计算反舰导弹捕获目标概率,可应用于反舰导弹性能分析、命中评估等场合。     

冲击阻尼在运载器/卫星连接面上的应用

运载器/卫星分离使用的爆炸螺栓能产生损害仪器的冲击波。本文介绍了应用于复合连接结构的冲击衰减法的发展情况。进行了模型计算,并用一块试验平板对各种波(纵波、弯曲波、剪切波)得出了试验结果。根据这些试验,估计在实际使用结构上主要能量载波的振幅增益50%。     

运载火箭爆炸螺栓承载能力分析方法

运载火箭的整流罩横向解锁面一般采用爆炸螺栓连接,目前针对爆炸螺栓强度计算采用的是经验算法,由于没有考虑局部变形效应往往偏于冒进。采用有限元方法对爆炸螺栓的局部变形进行详细的仿真,揭示了爆炸螺栓结构的局部变形机理,并提出一种计算爆炸螺栓承载能力的方法,通过与有限元计算结果的对比,修正后的方法能够大幅提高爆炸螺栓承载力的计算精度。     

中小型航天器爆炸螺栓解锁冲击响应特性

爆炸螺栓在中小型航天器分离中有着广泛应用,在解锁过程中会产生高频、强瞬态冲击波,对航天器内部搭载设备形成冲击,因此爆炸螺栓解锁引起的航天器冲击响应是航天工程中必须考虑的问题.基于有限元分析软件Abaqus,采用耦合欧拉-拉格朗日算法建立爆炸螺栓三维流体与固体耦合模型,对爆炸过程进行计算.通过爆炸过程的计算结果,分析螺栓解锁过程中的冲击响应特性,并与试验数据对比验证爆炸螺栓模型的有效性.结果表明,爆炸螺栓解锁可分为爆炸和撞击两个过程,撞击过程产生的冲击响应较爆炸过程更剧烈,其加速度谱峰值约为爆炸过程的3倍.     

边界层转捩飞行测量方法及实现

针对高超声速边界层转捩飞行试验研究的需要,通过一体化的变厚度薄壁测温和热流辨识方法,利用测量薄壁内壁温度辨识表面热流可实现飞行器表面转捩位置的测量。考虑到飞行器高速飞行过程中表面气动加热和振动环境要求,对测量结构和机体结构开展了一体化模块设计,提高了测量结构的整体承载抗热振能力;利用热振联合地面试验系统,在飞行状态地面模拟条件下,对测热部件进行了热振联合试验考核,验证了测量结构的安全性和可靠性。地面热振联合试验和飞行试验结果表明,该型转捩测量结构可承受飞行条件气动加热和振动环境,能迅速地响应和准确地反映气动加热环境热流的变化,可准确捕捉飞行条件下高超声速边界层转捩现象。获取的热流转捩测量数据,可为高超声速转捩预测计算模型提供校准数据。     

弹载遥测天线抗高过载研究

针对炮射环境下弹载天线的可靠性问题,设计了一种弹载天线的安装结构和固定方式,选取了热传导模型、初始条件和边界条件,在此基础上进行结构热力学分析,并对固定方式进行了理论验算。对天线结构和粘贴面的受力情况进行了仿真验证,结果表明,所有的作用力均小于结构的许用应力。采用高转速试验台并加电对天线在转速环境下的可靠度进行测试,实验结果表明,旋转加电和静态加电2种加电方法测试所得天线电压变化幅度很小,天线结构可靠。     

基于 ADAMS 的落锤冲击试验台仿真与优化

针对现有落锤冲击试验台在检测过程中的测试结果不可靠的问题,采用 ADAMS 软件进行动力学仿真分析的方法,并基于仿真结果对落锤进行结构优化并验证。通过观察实际测试信号以及利用 ADAMS 进行的动力学仿真结果,确定落锤冲击试验台存在的设计缺陷;针对存在的结构缺陷对落锤进行结构优化;再对优化后的落锤进行实际测试验证与仿真验证。结果表明,优化后的落锤既提高了工作可靠性,也保证了检测结果误差较小,测试结果可靠。     

高速供弹机构运动可靠性仿真研究

为提高转管自动炮高速供弹机构的供弹运动可靠性,研究了高速供弹机构运动可靠性仿真方法,建立了某转管自动炮高速供弹机构的动力学仿真模型,采用随机抽样模拟拨弹轮的初始定位角误差,完成供弹机构的参数化驱动供弹仿真,结合可靠性应力强度干涉模型,计算了供弹机构的运动可靠性,并根据计算结果,比较和优化了设计方案.试验结果表明,通过运...     

反无人机捕网装置发射过程的数值模拟与优化

针对日益严重的“低慢小”无人机“黑飞”问题,基于高低压发射原理设计了一种反无人机捕网装置,建立了捕网装置发射过程的内弹道和外弹道耦合计算模型,数值模拟了不同装药量、高压室容积对于发射装置捕获无人机性能的影响,将装置初速、装置体积与质量、高压室压力峰值归一化后分别表征装置的捕获性能、便携性以及安全性,分析了不同发射条件下装置捕获性能、便携性以及安全性之间的内在联系。通过粒子群优化算法对发射结构参数及发射条件进行优化后,捕网装置的捕获性能、便携性以及安全性等综合性能得到大幅提升,为反无人机捕网装置的深入研究提供理论指导。     

简析航空高转速滑油泵关键技术

为适应航空用滑油泵高转速、高集成度、高效率、长寿命和小型化的发展趋势,对航空高转速滑油泵的关键技术进行分析。重点论述主要影响滑油泵高转速、高效率、高集成度、长寿命及高可靠性的轴承、内外转子、偏心壳体、动密封等设计,以及过滤器、安全/调压/旁通活门和电指示器等高度集成技术,并通过仿真、试验和应用找出解决途径。结果表明：该研究可提高滑油泵的转速、效率、可靠性和使用寿命,减小其体积,满足发展要求。     

运载火箭Ka频段天基测控的天线捕获方法

为实现天基信息的传输,首先要完成中继卫星天线与用户飞行器天线之间的捕获与跟踪.针对箭载相控阵天线对中继卫星的捕获,采用Ka频段相控阵天线扫描捕获策略,分析了天线扫描的不确定区域,确定了天线阵元数及EIRP值,给出了捕获时间的仿真结果,为工程应用提供参考.     

利用炮射试验实现引信加速仿真试验的验证

介绍了引信低速模拟试验的基本原理,阐述了引信加速仿真试验系统的组成、功能及加速试验的方法.指出了加速试验与高速试验等效性验证的重要性,并结合某型导弹引信的试验,以130弹丸为目标,进行了引信加速试验与高速交会试验等效性研究.     

MUSIC算法在GPS干扰检测及抵消中的应用

由于GPS信号的低能级特性,在有些应用场合GPS接收机需采取抗干扰措施。在均匀线性天线阵条件下,文中采用MUSIC算法对干扰进行了抵消,并进行GPS信号捕获的仿真。仿真实验表明,多重信号分类法(MUSIC)对于大干扰噪声比(J/N)的干扰具有较高的到达角度(DOA)估计精度和信号噪声分离度。当GPS信号和干扰信号的DOA相差一定角度时MUSIC算法能够提高GPS接收机的抗干扰性能。