航空末敏弹子弹地面散布研究

为研究航空末敏子母弹子弹的地面散布问题,基于欧拉方法建立了航空末敏子母弹的母弹飞行阶段六自由度数学模型,基于拉格朗日多刚体建模方法建立了子弹减速阶段以及稳态扫描阶段的动力学模型,对衔接段做合理假设后,得到了航空末敏弹的全弹道模型; 分析了载机水平投弹速度和抛撒速度对子弹地面散布情况的影响。仿真结果表明:末敏子弹散布x、z轴方向落点间距与抛撒速度大小成正比; 末敏子弹散布x轴方向的落点间距与载机的水平投弹速度大小成正比,投弹速度对z轴方向的落点间距基本没有影响。     

螺旋切缝对PELE毁伤性能的影响研究

为了研究壳体螺旋切缝对PELE毁伤性能的影响规律,针对切缝数量N、切缝深度H、扭转程度T 3个因素,借助有限元软件并结合随机失效和断裂软化算法开展数值模拟研究,对比已有试验验证了仿真模型的可靠性。结果表明,T变化会对靶后破片的破碎性能和飞散性能产生较大的影响。T增大使破片有更好的破碎性能,形成的破片质量分布具有较大区别,破片排布呈螺旋状且平均飞散面积增大,破片之间空隙变小,提高了杀伤概率,T大于1.5后弹丸前端破碎程度加深,形成的破片数量增多,质量减小。通过正交优化方法确定了3因素3水平的数值模拟方案,对仿真数据进行极差分析得到T是影响PELE出孔孔径的主要因素,N次之,H最小,该研究设定的工况条件下,N=8,H=1.5 mm,T=1.5时,靶板的出孔孔径最大。     

平流层大型飞艇概念设计与建模

介绍了平流层大型飞艇的概念设计,从几何外形、结构布局、动力、能源等几方面阐述了平流层飞艇的设计方法;分析了一种具有差动升降舵的高空大型飞艇的受力情况,并对该飞艇进行了建模,得到其非线性数学模型。最后对所得到的非线性模型进行了开环仿真验证,得出了几点重要结论。     

基于计算流体力学与刚体动力学耦合的高速旋转弹丸弹道计算方法

为了模拟高速旋转弹丸真实飞行弹道,基于弹轴运动附加于控制体表面、自转运动附加于壁面边界的思想,采用三维有限体积法,改进型简单低耗散迎风矢通量分裂格式、双时间步和Spalart-Allmaras湍流模型等计算流体力学（CFD）方法,建立具有任意拉格朗日-欧拉形式的流动模型。结合高速旋转弹丸刚体运力学（RBD）弹道方程组,推导出弹丸运动和控制体表面运动耦合的数学模型,提出一种CFD与RBD弹道耦合计算方法,实现了4阶龙格-库塔法中流动方程和弹道方程联立计算。研究结果表明：气动耦合方法和时间步长对弹道耦合计算结果影响较大;所提紧耦合方法在时间步长0.5 ms下M549旋成体弹丸仿真弹道结果与采用气动模型法计算结果基本吻合;旋转稳定二维弹道修正弹仿真弹道具有抬头力矩使弹丸低头的特性,该特性与文献［29］的研究结果一致。     

飞艇载荷能力影响因素分析

飞艇载荷能力会随着大气环境因素和飞艇自身飞行状况的变化而变化,为了找出这种变化规律,对飞艇载荷能力的影响因素进行研究。首先分析飞艇在飞行过程中处于平衡状态下的受力情况,得出对飞艇载荷能力的各种影响因素,而后通过进一步的理论分析,在一定的假设前提下,建立飞艇受力的数学模型,并利用Matlab软件进行仿真分析,给出飞艇载荷能力与大气环境、飞行情况、初始充入氦气情况、起飞高度之间的数值变化关系。该研究可为飞艇的使用提供借鉴和理论依据。     

非常规布局飞艇气动特性的实验研究

文中对两种非常规布局的飞艇进行了低速风洞测力实验,给出了实验结果的修正方法,并对升力、阻力和力矩等空气动力特性进行了比较与分析.结果表明:动升力翼布局的飞艇在动升力提供方面优于升浮一体化布局,而后者阻力系数较小,并且是一种纵向静稳定结构,可以有效的减少结构重量,提高飞艇抵抗阵风的能力.因此,采用非常规的气动布局是减小飞艇体积并提高飞艇抵抗阵风能力的有效解决方法之一.     

基于ANSYS Workbench的五轴转台动力学仿真

五轴仿真转台轴系所受陀螺力矩会直接影响系统的控制精度,尤其对于高速转台而言,影响最大。介绍了影响五轴仿真转台的各种干扰力矩,并详细分析了陀螺力矩对各个轴系的影响方式和计算方法。在ANSYS工作台上对三维模型进行仿真,其结果与理论计算一致,二者相互验证了陀螺力矩计算方法的可行性。     

基于飞艇捕获的运载火箭空中回收方案设计及关键技术

运载火箭子级的可控回收是运载火箭多次重复使用的基础。提出了一种基于翼伞减速机动、使用飞艇空中捕获的新型运载火箭子级可控回收方案,在运载火箭助推器或一级在分离后的再入过程中采用翼伞系统的大气段减速机动,使用大载重量飞艇群携带捕获网对翼伞飞行器进行空中捕获。开展了总体方案、飞艇捕获方案、飞行控制方案的初步设计和仿真分析,经比较本方案对火箭运载能力和原有设计布局的影响较小,具备后续工程研制和应用的潜力。     

重复使用运载器再入动力学建模研究

通过对重复使用运载器再入动力学建模技术的研究,提出以再入飞行器导航常用的WGS-84世界大地坐标系为参考,在北天东坐标系建立飞行器再入质心动力学方程和描述飞行姿态的建模方法,建立可兼顾再入返回和高精度着陆需求的通用刚体动力学模型;借鉴运载火箭与导弹等弹性飞行器动力学模型的应用经验,提出混合坐标法,首先用准坐标系描述飞行器等效刚体的刚性平动和转动,然后用有限元理论描述弹性飞行器相对于等效刚体的复杂弹性振动,最后利用弹性变形引起的附加攻角和侧滑角产生的附加力和力矩体现刚体和弹性振动耦合的刚弹耦合动力学模型建模方法,并基于再入通用刚体动力学模型建立适用于面对称重复使用运载器的再入刚弹耦合动力学模型。结果表明:建立的重复使用运载器再入动力学模型充分考虑了地球椭球体和自转的影响,模型物理意义明确,工程实用性强。     

大攻角飞行的自动驾驶仪设计问题

符号说明α导弹攻角β导弹侧滑角ψ偏航角φ航向角γ滚动角δ_y沿偏航方向的舵偏角δ_x沿滚动方向的舵偏角V导弹的飞行速度m导弹的质量a_z横向加速度I_x(I_y)弹体沿x(y)轴方向的转动惯量F_k由k引起的侧向力系数k=β,δ_x,δ_yM_i~j 由i引起的沿j方向的力矩系数i=β,ψ,δ_x,δ_y,γj= x,ya,b,c,d气动系数A,B,D系数矩阵K反馈矩阵e误差量一、大攻角飞行的气动交链随着飞行目标速度的增加,要求地空导弹显著地增加机动性能和提高制导精度。对于用气动力控制的导弹,为了提高在高空低动压飞行的机动过载,需要增加导弹飞行的攻角;而在大攻角飞行时,导弹将产生明显的气动交链影响,因而给自动驾驶仪的设计造成困难。     

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。     

新型复合结构滑动式弹带设计与仿真研究

为了提高某型无后坐力线膛火炮武器系统发射破甲弹飞行过程的稳定性,发射时能够有效降低弹丸转速,在传统弹带的基础上设计了一种新型双层塑料(尼龙)滑动式弹带,对弹丸进行减旋,并对其进行试验验证及仿真分析,利用SIMULATION对弹带挤进过程中弹带受力情况进行仿真分析.通过仿真结果可知,外层弹带为主要受力件,受到的应力较大,...     

基于化学反应的高超声速弹丸头部气动热预测

为了准确预测高超声速弹丸表面的气动热问题,在考虑热化学反应的情况下,基于SST k-ω、表面反应和二维非稳态热传导方程,建立了高速流场与弹丸结构紧密耦合的传热模型,并以某外形高超声速弹丸为研究对象,采用数值模拟方法,在不同飞行高度、不同飞行马赫数等条件下对比计算了有、无考虑化学反应时弹丸表面的气动热分布情况。计算结果表明,考虑化学反应对弹丸表面的热流密度有较大影响,弹体表面温度及其驻点处温度均有明显提高; 在飞行马赫数为5.5,飞行时间为1.5 s的情况下,随着飞行高度的增加,弹丸驻点处及弹身表面的温度会降低,但各高度上弹丸驻点处的温度在考虑化学反应较未考虑化学反应时高约200 K; 随着来流马赫数的增加,化学反应产生的热量越多,弹体表面及驻点处的温度增加越大。研究结果对高超声速弹丸的气动热预测与热防护具有一定的参考。     

鸭舵机构对旋转弹丸气动特性作用研究

针对普通高速旋转弹丸低命中率问题,建立了有舵弹丸与无舵弹丸数值仿真模型.仿真研究了有舵弹丸相对无舵弹丸关于阻力、升力、滚转力矩及其系数以及射程和横偏的影响,结果表明:在保证弹丸飞行稳定的基础上,有舵弹丸在减旋情况下相对于无舵弹丸射程、射高、横偏减小;适当控制鸭舵姿态可以修回安装鸭舵机构带来的射程损失,同时对发生偏离弹丸进行有效修偏.     

基于Matlab／Simulink的多路时空同步拦截弹阻尼环控制算法

针对如何控制在多路时空同步拦截弹中不同时间发射的弹丸在同一时间飞行到目标点进行起爆这一问题,使用Matlab／Simulink仿真技术对弹丸的外弹道运动过程进行了建模,并基于这一模型分析了多路时空同步拦截弹的工作原理,进而设计了相应算法对弹载阻尼环的开环时间进行计算;以双路系统模型为例,对该算法以及其计算结果进行了仿真验证。结果表明：该算法具有较精确的修正能力,通过选择合适开环时间,拉长了先发射弹丸的飞行时间,实现了时空同步起爆;算法基于Matlab／Simulink仿真建模技术,整个计算过程清晰直观,提高了计算精度。     

反安定面展弦比对近距耦合鸭式布局导弹气动特性影响的数值研究

本文采用数值模拟方法研究亚音速和超音速条件下,反安定面展弦比对双鸭式布局导弹的近距耦合效应的影响。建立了数学模型,验证了数值方法,对展弦比为0.3、0.6和0.9的鸭式布局导弹进行了对比分析,重点研究了来流工况为Ma为0.5和2时,在不同攻角、不同展弦比下两鸭舵之间的涡系演变过程,并对舵面法向力和俯仰力矩进行了分析。结果表明:亚音速条件下,当展弦比为0.3时中大攻角以后近距耦合效应产生的增升效果明显,反安定面卷起的下洗涡与鸭舵涡卷绕融合后使之得到明显的增强,涡强度的增强延迟了鸭舵表面的流动分离,提高了失速后的法向力,并随着展弦比增加而提升效果减弱; 当来流处于超音速时,随着展弦比的增加,鸭舵法向力先增大后减小,反安定面在展弦比为0.6左右时耦合效果较好; 同时双鸭式布局反安定面在展弦比0.3～0.9范围内随着展弦比增加,提高操纵性效果越好。