一种基于惯性测量组合的弹箭飞行姿态测试方法

在弹箭飞行遥测中，采用基于MEMS传感器的惯性测量组合（IMU）来测试弹箭飞行姿态数据，该方法构成的测试系统体积小、抗过载高、功耗低、数据处理简单直观可靠、对弹载结构改动不大且成本低。给出了该测试方法原理以及四元数解算方法，并对四元数初值进行了分析，在此基础上给出了仿真计算结果。     

基于卡尔曼滤波的弹箭飞行状态估计方法

为了快速、准确地获取弹箭飞行状态参数,讨论了采用不同卡尔曼滤波的弹道估计过程.采用质点弹道模型,考虑了动力平衡角的影响,以随机横风为过程噪声,建立了弹箭飞行状态方程;基于实测的弹箭位置、速度参数,建立了量测方程;分别采用扩展卡尔曼滤波(EKF)和线性化卡尔曼滤波(LKF)对测量数据进行最优估计,提出一个弹道滤波混杂算法.以某低旋尾冀弹为例,在坐标雷达探测体制下进行了仿真计算.结果表明,混杂算法减少了系统的在线计算量,提高了弹箭飞行状态的估计精度.     

基于智能材料的弹箭增程数值仿真

本文分析了智能材料用于弹箭的优越性,建立了基于智能材料增程弹箭的基本模型,建立了该类型弹箭外弹道模型,进行了数值仿真计算,为发展自适应弹箭有重要的指导意义.     

弹丸速度及弹着点坐标测量系统研究

为了在武器速射系统研制中同时测量弹丸速度和弹着点坐标.采用平行点激光光束交叉形成光栅光幕靶,以PCI总线构成数据采集系统.采集64路数字信号.通过分析连发弹过靶信号,提取各个弹丸过靶位置判别值以及过靶时刻.计算得到连发多弹中各个单弹速度以及弹着点坐标.室内外靶场实弹测量实验结果表明,该测试方案可以同时测量高射频连发弹弹丸速度、射频、弹着点坐标.未出现弹序误判、漏判情况.该测试方案时连发弹道武器的研制和开发及测试"金属风暴"武器、弹阵分布具有参考价值.     

二维修正弹修正组件反旋与不旋气动特性对比

为了研究修正组件反旋与不旋对弹箭气动特性的影响,在CFD软件中采用滑移网格方法对双旋二维弹道修正弹在不同攻角、马赫数下的气动特性进行了数值模拟,得到了气动特性变化规律,研究了鸭舵在不同滚转角下弹箭的修正能力,着重分析了修正组件反旋与不旋时该弹气动特性的差异。研究表明,修正组件反旋以后阻力系数与升力系数有所下降,非零攻角下该弹始终会有侧向力存在,通过控制同向舵的周向位置可以对射程和飞行方向进行修正。     

基于OpenGL的弹箭动态飞行仿真方法

在对弹道计算方法研究的基础上,使用VC＋＋6．0和OpenGL对弹箭飞行轨迹进行动态仿真,开发了弹箭动态飞行仿真系统．该系统通过可视化的形式对弹箭飞行全过程进行动态、实时动匦仿真,使设计人员对各弹道诸元的分析更加便捷。     

扭曲尾翼弹箭气动外形多目标优化

为了提升掠飞末敏弹战术技术性能,将扭曲尾翼结构应用于弹箭气动布局,并在风洞实验基础上,结合计算流体力学、正交实验、逐步回归分析以及多目标遗传算法,对扭曲尾翼弹箭开展了以增旋、减阻为目标的气动外形多目标优化设计,最终给出了尾翼外形的Pareto优化方案。结果表明：采用扭曲尾翼结构有利于改善弹箭气动性能;所建立的气动参数代理模型,能对弹箭阻力系数和平衡转速进行准确预测,并得到了尾翼几何参数对其影响规律;基于多目标遗传算法最终得到的Pareto优化方案,达到了良好的增旋、减阻效果。该研究方法对扭曲尾翼弹箭气动优化设计具有参考意义。     

弹箭力学参数综合测试系统设计

介绍了一种针对弹箭力学参数的综合测试系统的测试原理和设计方法.该系统的硬件电路以单片机为核心部件,实现了各类信号的测量、电机的控制以及PC机与单片机的通信等功能.通过运用Lab Windows/CVI编程语言,实现了命令的下达、数据的接收、处理以及显示等功能.该系统克服了传统测试方法的不足,实现了自动化测试,方案可行合理.     

弹箭气动外形设计方法

为了探寻一种弹箭气动外形设计的新方法,对某弹采用数值仿真的方法进行外流场仿真分析,得到相关的气动参数,并将仿真结果与工程算法结果进行比较,结果基本吻合,从而验证了采用数值仿真方法进行弹箭气动外形设计是有效可行的.     

用扭摆法测量导弹惯性积的误差分析

文中描述了通过扭摆法测量导弹六种不同状态的转动惯量计算惯性积的方法,分析了惯性主轴夹角测量误差与试件长细比、测试倾斜角的关系,并对一圆柱形标准样件的测量误差进行了分析,给出了最优测量倾角,并得出了当长细比大于5后,惯性主轴夹角的测量误差基本稳定的结论.     

存在动不平衡的旋转弹丸外弹道绕质心运动过程中引信惯性力分析

为了给引信安全性和可靠性设计提供准确的外弹道力学环境,应用刚体动力学理论,建立了存在动不平衡角且引信轴线与弹丸旋转轴线不平行的旋转弹丸在外弹道上绕质心运动时引信所受惯性力数学模型,得到了引信零部件因弹丸绕质心运动产生的惯性加速度在轴向、径向和切向分量的计算公式。应用ADAMS软件仿真验证了理论分析的可信性。由受力分析可知,当引信轴向运动零部件质心、弹丸质心与各轴线在同一平面内,且引信轴向运动零部件质心与弹丸惯性主轴的距离最大时,引信轴向惯性力和径向惯性力均比传统计算结果大幅度增加（算例155 mm口径火炮达到数倍）。通过仿真引信轴向运动零部件的运动过程可知,在周期性波动且波动幅度较大的各向惯性力作用下,即使径向惯性力与切向惯性力远远大于轴向惯性力,也不能阻止引信轴向运动零部件在轴向惯性力作用下向前运动。     

被动式半捷联平台的动力学模型及其稳定性分析

在某些高速滚转的制导炮弹中,捷联式惯性测量系统无法同时满足测试精度与量程的要求。被动式半捷联平台可以通过隔离弹体滚转运动有效解决这一问题。通过对弹体及被动式半捷联平台进行力学分析建立了半捷联平台内筒的动力学模型,通过4阶龙格-库塔法对动力学模型进行了数值求解,得出不同弹体俯仰角下平台内筒的滚动角度和角速率值。在三轴高速转台上进行了地面半实物仿真实验,转台实验结果与数值计算结果相符。计算及实验结果表明弹体飞行俯仰角越小,平台内筒的滚动角度和角速率就越小,被动式半捷联平台就越稳定。本研究适用于常规弹药的制导化改造,具有一定的工程应用价值。     

惯性导航技术的发展及其应用

惯性导航技术,通过陀螺和加速度计测量载体的角速率和加速度信息,经积分运算得到载体的速度和位置信息.包括平台式惯导系统和捷联惯导系统.平台式惯导系统将陀螺通过平台稳定回路控制平台跟踪导航坐标系在惯性空间的角速度.捷联惯导系统利用相对导航坐标系角速度计算姿态矩阵,把雷体坐标系轴向加速度信息转换到导航坐标系轴向并进行导航计算.该技术的发展和应用趋势,以惯性导航和GPS卫星导航的组合导航最为典型.     

基于虚拟现实的弹丸时空位置再现技术研究

为了将抽象的测试数据变成直观的运动,并为进一步改进弹丸性能提供可靠的依据,文中研究了基于虚拟现实的弹丸时空位置再现技术,详细介绍了弹丸姿态和位置确定的方法,基于VRML弹丸模型的构建,以及模型的驱动,利用一组测试数据进行了仿真,仿真结果的正确性被高速摄影所证实,表明基于虚拟现实的弹丸时空位置再现技术是一种可行的弹丸运动仿真方法,具有很好的推广价值。     

转管炮旋转发射惯性对弹丸起始扰动的影响分析

研究转管炮发射时身管旋转所导致的惯性力、科氏力对弹丸起始扰动的影响,建立了同时考虑弹丸旋转惯性力和科氏力的半约束期内起始模型,估算了身管旋转发射时运动弹丸的偏角变化规律,结果表明旋转离心力和身管组半锥夹角导致的科氏力对弹丸起始扰动的影响,弹丸偏角随身管转速的增加而线性增加,特别是高转速时,由切向速度所引起的弹丸的偏角更大.这为转管武器的射击精度研究提供了参考.     

弹丸三维速度实时处理方法研究

为了解决常规靶场测控系统中弹丸三维速度实时高精度处理的难题,提出了基于多元异类实时数据融合处理弹丸三维速度的方法。该方法通过联立弹丸位置和径向速度这两类测元的误差方程,建立了基于径向速度测元的测控系统实时数据融合模型,实现了弹丸三维速度的实时解算。将该方法应用于常规靶场典型试验的实例仿真中,与纯粹的三维速度IMM卡尔曼滤波和增加径向速度观测量后的IMM卡尔曼滤波进行对比分析,验证了模型的正确性和方法的有效性。研究结果表明,该文提出的方法能够高精度处理弹丸的三维速度,并且实时性强,易于工程实践。     

基于位移传感器阵列的卡膛几何参数测量方法

大口径火炮弹丸装填不到位及卡膛姿态的一致性分别会对火炮内膛磨损及射击精度产生较大影响。针对某型火炮弹丸卡膛状态参数测量现状,提出一种适用于射击现场的基于位移传感器阵列的卡膛几何参数测量方法。介绍了卡膛几何参数测量原理及组成,分别建立了药室轴线测量模型、弹丸轴线测量模型及弹丸尾端面等测量模型,并对各测量模块的性能进行了分析与验证;在此基础上,利用该测量装置对射击现场弹丸卡膛状态下的几何参数进行实际测量,通过分析实验结果验证了该测试系统测量的稳定性与准确性。     

一种弹体惯性姿态测量数据处理平台

针对某弹体的惯性测姿系统设计存在数据量大、处理时间短的问题,采用DSP+FPGA架构,结合FPGA与DSP在不同算法处理上的优势,设计并实现一种弹体惯性姿态测量数据处理平台.详细介绍数据输入输出、FPGA处理、DSP核心处理和电源管理系统主要组成部分的设计,简述PCB设计中的处理和部分FPGA程序.实际测试结果表明:该数据处理平台稳定性强、处理性能极好,能够成功应用到某弹体的惯性测姿数据处理系统中,具有很高的工程实用价值.     

基于PSD的弹丸膛内运动姿态测量系统研究

阐述了利用光电位置敏感传感器、半导体激光器、高速数据采集卡及计算机系统设计开发弹丸膛内运动姿态测量系统的体系结构和工作原理。研究了基于PSD的能直接在野外靶场试验使用的弹丸膛内运动姿态测量系统技术方案,研制了测量系统样机,并进行了系统的射击试验验证,给出了某火炮的靶场试验处理结果。试验结果表明,该系统具有测量精度高、测量处理速度快、自动化程度高、安装调试简单等优点。     

惯性起爆弹丸内装药摩擦起爆特性

为了对惯性起爆弹丸的起爆特性进行定量分析,对弹丸的撞击起爆过程进行了试验研究。根据炸药的热起爆理论,建立了装药的摩擦起爆模型; 结合LS-DYNA软件对装药的惯性撞击特性进行分析,得到了不同工况下装药的摩擦温升曲线。结果表明:在弹丸能够有效穿透靶板的情况下,弹丸的着靶速度越低,装药所受的惯性冲量越大,装药越容易被起爆。计算得到的钝化RDX与钢惯性体之间的滑动摩擦系数为0.04。将数值计算与试验测量的结果进行了对比分析,验证了摩擦起爆模型的有效性。