变速鱼雷推进器动态模型理论研究

传统鱼雷推进器静态模型已无法满足变速鱼雷的建模需要，为了解决这一问题，在国内外学者研究的基础上，运用流体动力学方法，建立了鱼雷推进器比较精确的动态模型。该模型是以推进器来流速度和螺旋桨转速为状态变量，以电机施加转矩为输入，螺旋桨推力和转矩为输出的。     

轴流式喷水推进器启动过程的瞬态特性

为分析轴流式喷水推进器启动过程的瞬态特性和自吸性能,提高启动过程轴流式喷水推进器的推进性能,开展了推进器启动过程的数值计算研究。在雷诺时均Navier-Stokes方程框架下采用SST k-ω湍流模型、Zwart空化模型和Free Surface模型对轴流式喷水推进器的启动过程进行数值计算,分析启动时间和水线高度对喷水推进器启动过程的瞬态特性影响;基于推进泵的试验数据对稳态数值计算方法进行验证,数值结果与试验数据吻合良好。研究结果表明：喷水推进器启动过程存在明显的瞬态特性,流量、扬程都迟滞于转速到达稳定状态,并且启动时间越短,滞后程度越严重;当转速达到0.6倍设计转速时,叶片前缘吸力面开始发生空化,无量纲空穴面积随着转速的增加而增加;在达到相同转速时,启动时间越长,无量纲空穴面积越小,叶片做功能力越强;以泵轴中心线为零基准线,当水线高度大于等于0.15倍叶轮直径时,喷水推进器可以在较短时间内将内部气体完全排出,水线高度越小,扬程和流量滞后越严重。     

矢量喷水推进两栖车航行姿态的数值及试验分析

为提高高速水陆两栖车的航行稳定性,降低两栖车遭遇波浪时的纵倾幅度,区别于多推进器构型策略,设计具备航向保持和姿态调整功能的单矢量喷水推进器系统应用于模型两栖车。基于多参考系的动参考系方法处理旋转流域,采用SST k-ω模型计算矢量喷水推进器的输出推力。结合CFD计算的推力结果,联合Vortex仿真计算装配有矢量喷水推进器的两栖车的航行特性。通过开展拖拽水池两栖车强制自航减摇试验和自由自航航向保持试验,验证矢量喷水推进器的功能。仿真和试验结果表明：矢量喷水推进器在一定程度上抑制两栖车在航行时遭遇纵波时的纵摇幅度,两次减摇试验车体纵倾角标准差分别降低38%、23%;同时矢量喷水推进器可使两栖车在水上航行时保持航向稳定,航向保持试验中车体横向位移小于0.6 m。     

水陆两栖车矢量喷口装置设计与仿真

为提高水陆两栖车水上航行时的操纵性与稳定性,提出一种新型矢量喷口装置.喷口装置有俯仰与旋转两个运动自由度,可以控制喷水推进器喷射水流的方向,生成方向可控的三维矢量推力.根据水陆两栖车喷水推进理论,完成满足某型轮式两栖车航行动力需求与平台约束的喷水泵基本参数设计.依据计算的水泵出口直径完成与喷水泵一体化的矢量喷口结构与控...     

双侧电驱动装甲车辆直驶转矩补偿控制

为解决双侧电机驱动电传动装甲车辆直线行驶时的偏驶问题,提出了基于双侧电机转速差的转矩补偿控制。补偿控制是在保证总的转矩需求不变的情况下,实时检测双侧电机转速,在减小高速侧电机转矩的同时增大低速侧电机转矩克服车辆直线行驶的偏驶。设计了双输入双输出的模糊控制器,实时调整PI控制参数,减小车辆动力系统非线性因素影响。仿真和实车台架及道路试验结果表明：转矩补偿模糊PI控制能实时调整双侧电机转矩输出,保持双侧电机转速相同,实现车辆直线行驶稳定性能。     

基于转矩控制策略的电传动履带车辆驱动特性研究

从原理上探讨了通过直接控制左右侧电机的输出转矩大小来控制某电传动履带车辆整车运动的可行性,提出了转矩控制策略,建立了基于多体动力学软件RecurDyn／Track-HM的履带车辆整车行动部分三维多体动力学虚拟样机模型和基于控制系统分析软件Matlab/Simulink的综合控制器及电机控制系统模型,同时基于上述不同软件的接口技术建立了机械系统和控制系统协同仿真模型,对0～32 km/h的加速时间、不同车速下的100 m直驶偏移量、B/2转向及15°爬坡性能等驱动特性进行了协同仿真及实车试验研究,通过分析和比较验证了模型及转矩控制策略的正确性,为进一步深入研究其它驱动特性奠定了基础。     

考虑轮辐刚度和齿廓修形的渐开线直齿轮动载荷研究

为解决高速重载车辆渐开线直齿轮功率密度低和振动载荷大问题,开展轮辐刚度和齿廓修形对齿轮动载荷影响规律研究。考虑轮辐刚度、齿廓修形和齿轮实际运动状态,结合解析法建立了齿轮啮合刚度模型,将该模型与10自由度横-扭-摆耦合非线性动力学模型进行耦合计算。结果表明：随着转速增加,齿轮动载荷均呈驼峰状变化,多数转速下薄壁轮缘齿轮动载荷较大,其中,动态啮合力第2阶和第6阶啮频对应的幅值明显增加;随着转矩增加,齿轮动载荷总体均呈抛物线减小,但薄壁轮缘齿轮存在局部峰值;随着修形量增加,齿轮动载荷均呈U形变化;存在最优修形量使动载荷达到最小,当修形量超过最优值时薄壁轮缘齿轮动载荷变化平缓;当修形量超过某临界值时修形齿轮动载荷大于无修形齿轮,且薄壁轮缘齿轮临界修形量较大;短修形齿轮动载荷总体均呈U形变化,长修形齿轮动载荷急剧减小,说明长修形可更有效地减弱齿轮振动。     

轮式两栖军车高航速技术探讨

水上车速一直是限制军用两栖车辆性能发挥的重要因素,近年来,一些的高速航渡技术大大地提高了两栖车辆的航速.国外的高速两栖技术使轮式两栖车辆的航速超过45公里/小时,基于高速两栖技术的军用高速两栖车族正被推出.轮式高航速两栖车辆的关键技术在于喷水推进器、滑水型车身和车轮的收放与驱动.喷水推进器和滑水型车身的设计理论与制造工艺相对成熟,车轮的收放与驱动可以通过采用油气元件的独立悬架技术和合理的结构设计实现.研制轮式高航速两栖军车具备可行性.     

坦克装甲车辆电传动总体技术的研究

在对坦克装甲车辆电传动总体技术的研究中,分析了不同结构方案坦克电传动系统的特点,从满足车辆完全转向性能为约束条件,计算出结构1和结构2方案的驱动电机功率、转矩、转速等参数要求,最后对两种结构方案进行了综合评价．对坦克装车甲辆电传动系统的仿真中,采用MATLAB软件建立了动力源模型、驱动系统模型和负载模型等,通过对仿真模型的输出与实际系统输出进行比较,初步验证了系统模型的正确性,为进一步研究奠定了基础．     

全程转速下浮动支撑湿式离合器带排转矩计算模型与验证

基于摩擦元件偏置现象及高转速差下间隙收缩现象,运用陀螺效应原理建立了摩擦元件低转速差下偏置状态分析模型。针对摩擦副间油膜的高速负压现象,建立了高转速差下摩擦副间隙负压收缩模型,分析了从低速差到高速差全程变化过程下的摩擦副间隙动态变化规律。提出考虑摩擦副间隙动态变化影响的带排转矩改进模型,进行了仿真分析,并搭建了带排转矩试验平台。研究结果表明：润滑条件一定时,湿式多片离合器带排转矩随转速差增大呈先增大、后减小、再增大的变化趋势;摩擦副偏置现象在低转速差(0~1 000 r/min)段对带排转矩影响较大,而间隙收缩现象在中转速差和高转速差(大于1 000 r/min)段时为影响带排转矩的主要因素;通过与试验结果对比发现摩擦副间隙动态变化影响的改进模型平均相对误差在中转速差和高转速差(大于1 000 r/min) 段时为6.34%,显著提高了对湿式多片离合器带排转矩值估算的准确度。     

防浪板对排水型两栖车辆水动力学的影响研究

防浪板是影响两栖车辆整车水上性能重要部件之一,为了研究防浪板对排水型两栖车辆水动力学的影响,建立了排水型两栖车辆流体力学计算模型。针对防浪板的形状、大小以及与车体的相对位置变化进行整车航行动力学仿真,综合分析了防浪板对整车航行阻力、升力以及纵向俯仰力矩的影响,并与试验数据进行了对比。研究结果表明：在形状方面,分段平板式防浪板具有弧形与平板式各自优点,是较佳的工程结构;在宽度上,随着宽度增加,阻力和升力变化不大,纵向恢复力矩增加较多,超过一定宽度后阻力急剧增加;在与车体相对距离方面,随着距离的增加,航行阻力增加,升力下降,纵向恢复力矩增幅较大;在防浪板与车体底平面夹角上,随着角度的增加,整车阻力和升力变化不大,但纵向恢复力矩增加显著。     

旋转磁偶极子产生的感应电场研究

为研究船舶磁性螺旋桨旋转产生的感应电场,将其等效为磁偶极子,采用法拉第电磁感应定律,利用环路积分推导出了匀速旋转磁偶极子感应电场的数学模型,仿真分析了旋转磁体感应电场的特性,通过实验证明了计算方法的正确性。实验结果表明：旋转磁体感应电场强度与磁体旋转速度、磁矩的大小呈正比;该电场的频率等于磁体旋转频率,三轴分量相位差分别为π/2 rad和π rad, 均与理论分析一致;船舶磁性螺旋桨旋转产生的感应电场是船舶轴频电场的组成部分。完善了轴频电场的产生机理,为船舶轴频电场的检测和控制提供了理论参考。     

空气动力非对称弹丸大攻角旋转共振运动研究及应用

弹丸旋转时,空气动力非对称会对弹丸的角运动产生周期性的强迫干扰,在一定条件下,可以形成弹丸纵轴相对于速度矢量成一定角度的旋转运动,这种旋转运动可用于实现无伞末敏弹的稳态扫描。在考虑弹丸所受非对称空气动力与其他力和力矩的前提下,建立了弹丸的运动微分方程,推导出了复数形式的攻角方程。以攻角方程为基础,探讨了弹丸形成稳定旋转共振状态的条件。针对某空气动力非对称弹丸进行了仿真计算,结果表明：空气动力非对称弹丸在一定条件下可以形成旋转共振运动,为无伞末敏弹的气动设计提供了理论参考。     

基于打滑条件下的履带车辆高速转向分析

分析履带车辆高速转向时的运动学、动力学特性、计及离心力影响,并考虑履带接地段滑转与滑移条件下推导了外、内侧履带的牵引力、制动力和转向阻力矩表达式,给出了转向半径、转向角速度的计算方法,并进行了算例验证.其结论对履带车辆转向性能的评价、高速转向的正确操作有指导作用.     

移动荷载作用下考虑纵向连接间隙的浮桥结构计算

基于弹性基础梁理论，建立了计算移动荷载作用下长浮桥竖向变位和桥跨弯矩的数学模型。在此基础上，根据变位互等定理和影响线理论，引入间隙角和转角影响线的概念，推导并证明了移动荷载作用下考虑纵向连接间隙的浮桥计算方法。该方法可以求解存在连接间隙的浮桥在移动荷载作用下的变位和受力情况。研究结果表明：连接间隙增大使浮桥的吃水增大，桥跨弯矩和桥节连接处受力减小；荷载移动速度增大，浮桥最大吃水和桥节连接处的受力都将增大；浮桥纵向连接间隙和荷载移动速度对于浮桥的变形和受力是不可忽视的，设计合理的连接间隙，对于优化浮桥结构至关重要；浮桥通载过程中，一定要按照限定的速度和载重通行，确保通行安全；模型计算结果与文献［16］中的数值计算和模型试验结果对比，具有较好的一致性。     

电驱动差速转向轮式水陆两栖车辆可收放悬架机构运动学分析与参数优化

为了有效减小车辆在水中的形状阻力,需要将轮式两栖车的轮子提升到水线以上。针对该需求提出了一种水陆两栖车可收放悬架方案。对两栖车收放悬架进行运动学分析,得到了其运动规律;制定了悬架参数优化策略,以提高悬架在水中的收放高度,改善陆地的行驶特性;在多体动力学软件ADAMS/Insight中设计了参数优化实验,通过分析参数灵敏度确定优化变量,根据所选的优化变量,分别以行走机构收放高度、翻转角度、外倾角以及主销内倾角等参数为优化目标进行优化设计。研究结果表明,车辆行走机构收放过程和运动学特性的优化效果明显,在保障陆上性能的同时大幅减小了水上航行阻力。     

螺旋桨和弹载无人机相互干扰分析

为了研究螺旋桨与弹载无人机的相互干扰,使用滑移动网格技术对螺旋桨进行数值仿真,借助颗粒轨迹、分段受力计算和相关力矩计算对仿真结果进行分析。分析结果表明螺旋桨的干扰会对无人机稳定性产生影响,借助副翼偏转和垂尾的恢复力矩可以使无人机保持相对稳定;螺旋桨的滑流掠过机翼使升力增加,并产生与螺旋桨扭矩相反的力矩。