级间分离装置地面爆炸分离试验冲击数据分析方法比较研究

为了获取级间分离装置地面爆炸分离试验高量级冲击数据的特征,以某火箭一二级分离装置为例,设计搭建了试验测试方案和测试系统.针对冲击数据出现的零漂问题,利用最小二乘法和小波分析分别进行了处理,并对典型测点冲击响应谱数据进行了归纳分析.结果表明:在整个时域历程中,以最小二乘法对原始数据进行去趋势项处理,能在一定程度上减轻原始数据零漂所引起的冲击响应谱低频数据过大的现象,而小波分析则可以较好地解决冲击响应谱低频数据过大的问题.从所有测点的冲击响应谱有效数据可以看出,各测点冲击响应谱数据变化趋势一致,法向冲击响应谱最大,切向冲击响应谱最小,轴向冲击响应谱介于两者之间,分析结果对获得箭体关键部位的冲击环境条件具有重要参考意义.     

转子系统冲击响应谱分析法研究

传统冲击响应谱分析计算方法如动态设计分析方法(DDAM)无法考虑阻尼效应,也无法求解运转状态下转子系统的冲击响应。提出了一种考虑阻尼效应的转子系统冲击响应谱分析方法,其中的阻尼模型选择了比例粘性阻尼模型,转子的旋转效应通过对系统施加一个幅值等于转子质量偏心惯性力的简谐激励力来模拟。该方法主要基于模态分析和线性叠加原理,通过模态分析、速度谱模态响应计算和最后的模态响应合成,得到了系统的最大位移响应和最大应力响应。用一个工程实例,比较了该方法与实时时域分析法的计算结果,误差在工程允许的范围之内,证明了该方法的有效性。     

纵向振动对捷联惯导误差影响半解析表达式研究

针对实际动态工况条件下捷联惯导输出与静态条件下输出存在一定误差的问题,在仅考虑纵向振动的条件下,将飞行器仪器舱内的惯导系统等效为杆与阻尼弹簧振子的组合系统,利用复模态分析方法使方程解耦,并推导了动态扰动环境中惯导加速度响应的半解析表达式,给出了实际敏感加速度的包络范围,指出捷联惯导加速度计敏感值变为围绕真实值分布的随机变量是动态环境条件下产生加速度误差的根本原因之一.     

弹底压力测试技术

压电型压力传感器具有加速度效应,通过对其加速度效应测试的研究有助于弹丸膛内弹底压力数据的处理分析。压力传感器与加速度传感器同时安装在记录仪中,将记录仪安装在马歇特锤上进行了5 100g的冲击实验。对比压力传感器与加速度传感器的响应曲线,压力传感器的低频响应与加速度响应相关系数达到89.7%。采用膛内的加速度响应曲线修正弹底压力后,其峰值与膛底压力峰值相比误差为0.5%。     

高冲击下微悬臂梁动态响应特性

针对高冲击下微构件动态响应特性的经典理论值与实验结果存在较大误差的问题,提出了高冲击下微悬臂梁尺寸效应模型并分析了其动态响应特性。该方法可描述微悬臂梁的弯曲特性、固有特性、动态响应特性的尺寸效应现象。实例分析表明,当微悬臂梁特征尺寸和内禀特征尺寸处于同一量级时,高冲击下微悬臂梁的弯曲挠度、固有频率、动态位移响应均表现出明显的尺寸效应现象,合理地解释了实验结果与经典理论值存在误差较大的问题。     

空投缓冲气囊有限元模型修正方法

为了提高空投缓冲气囊有限元模拟的准确性,需要对气囊有限元模型进行修正。建立了载荷-气囊系统有限元模型,通过模型参数对气囊缓冲特性的灵敏程度分析,选择气囊与地面之间的摩擦系数和气囊排气口流量系数作为待修正参数,建立了摩擦系数、流量系数与冲击响应的响应面模型,对该响应面模型采用遗传算法进行迭代修正,求解出待修正参数的最优解。通过修正前后仿真结果与试验结果的对比验证了模型修正的有效性。     

振动测试中低频失真放大问题的机理

针对振动环境试验和振动测量中低频失真放大现象的机理问题,应用MATLAB软件进行分析和仿真,在典型随机信号上叠加低频正弦信号或脉冲信号,复现了低频失真放大现象。通过试验对低频失真的物理机理进行了研究。分析和试验结果表明,测量信号中超低频成分与特定的谱分析方法共同作用,是出现低频失真放大的直接原因。测量电路虚接、电路连接松脱、测量超出传感器量程、被测结构或传感器松动、特殊结构单向脉冲等情况,是产生超低频信号并间接导致低频失真的物理原因。仿真与试验结果一致,证实了振动测试低频失真放大的机理。对该机理的认识有助于减少相关振动测量问题。     

正弦扫描振动模拟瞬态振动环境等效性研究

使用正弦扫描振动模拟低频瞬态振动环境是航天工业的一种传统试验方法,其对产品的环境考核可能同时存在欠试验和过试验。首先对两者等效性进行分析,进而采用冲击响应谱、最大响应谱等相关理论,对等效正弦扫描振动试验条件制定中的扫描速率、阻尼系数进行了研究,并给出参数选择建议。最终提出了制定正弦扫描振动环境试验条件的步骤,为采用正弦扫描试验进行低频瞬态环境适应性考核提供借鉴。     

基于Matlab仿真的箱装弹药跌落安全性研究

把箱装弹药系统简化为二自由度的弹簧一质量模型．基于Matlab数学软件，运用四阶龙格一库塔法分析了弹药受冲击后，惯性元件的响应与包装箱的频率、阻尼以及与保险簧的弹性系数和跌落高度的关系．所得结论对于指导弹药科学储运，预防弹药事故具有重要意义．     

船载雷达测速数据的船速修正新方法

传统测量船船载雷达测速数据修正方法,忽略了船体摇摆、升沉、侧向移动等因素对天线速度造成的影响,仅使用航向数据和计程仪测速数据计算天线相对大地的速度。对传统修正方法的推导过程进行分析,发现了该修正方法回避了一些误差项,并在其简化公式中找出了忽略的误差部分。针对该方法所忽略的误差,建立了一种更加完善的多普勒测速修正方法。新方法包含了两个子模型：基于全球定位系统测速的惯性导航平台速度模型和目标速度修正模型。为了验证其精度,在精度校飞任务、近地轨道任务和远地轨道任务中分别对数据本身精度和定轨情况进行了检验。结果表明,新方法较传统方法在消除随机误差方面有很大的改善。     

连续独立冲量测量的扭摆位移数据处理方法

为了提高连续独立脉冲冲量测量效率,并满足大样本数据处理的需求,设计一种用于连续独立冲量测量 的扭摆位移数据处理方法。对实际振动过程进行分析,建立扭摆一般位移方程,采用LM 方法和位移数据得到拟合 参数,编写了实用程序,结合标定参数计算冲量,并通过算例进行验证。结果表明：该方法可以在保持测量精度的 同时,有效提高连续独立冲量测量的效率,抗干扰能力较强,具备在复杂环境下的工程应用价值。     

剪切式爆炸螺栓火工冲击作用解耦试验及特性

为了辨识剪切式爆炸螺栓冲击产生的来源,设计了有预紧力、无预紧力、无活塞剪切和仅火药燃烧四种不同状态的爆炸螺栓,实现了火药燃烧、活塞剪切薄弱面、活塞行程末端碰撞和预紧力释放四种冲击源的解耦,利用压阻加速传感器测量其在60 cm×60 cm×1 cm的等效铝板上距冲击源中心15 cm处的响应加速度,以此计算出了各冲击源的冲击响应谱,并与整个事件的冲击响应谱进行对比分析。结果表明,不同冲击源的特性不同,火药燃烧诱导的冲击主要表现为高频,而活塞剪切薄弱面和活塞行程末端碰撞引起的冲击集中在中低频。在整个频域内,预紧力释放是整个冲击响应输出的主要贡献者,大约占57.51%,而火药燃烧、活塞剪切和活塞碰撞三个冲击源的贡献相当。     

挠性摆式加速度计频率特性的电激励测试方法及参数辨识

鉴于挠性摆式加速度计以往系统闭环频率特性的传统振动台测试法存在周期长、设备多等缺点,提出了基于扰动的电激励测试方法,在此基础上,给出了在回路闲合状态下,测试开环频率特性的方法,解决了以往开路状态测试时激励信号选择不当而造成对挠性杆的损伤问题;由于充油式挠性摆式加速度计表头参数的理论计算值和实际工作状态有一定的误差,研究并提出了基于频域的表头参数辨识方法,辨识结果表明,由于浮油的增质作用,导致充油后表头的挠性摆的等效转动惯量较充油前的干式加速度计的理论以及实测值有了很大的提高.     

三轴转动惯量的直立振复摆与圆周扭摆协同测量方法

质量特性测量设备在测量导弹弹头水平状态2个转动惯量分量时需要导弹弹头转动90°,为解决这个问题,提出导弹弹头三轴转动惯量的直立振复摆与圆周扭摆协同测量方法,给出该方法的实现结构和计算原理。利用导弹弹头直立姿态时沿y轴、z轴方位的摆动周期建立2个转动惯量分量间的差值关系,该关系相对比例关系更直接便捷,可以直接将这一差值关系等同于相对摆动轴线的转动惯量分量间的差值关系。结果表明：水平姿态下只需测量一个方位的转动惯量分量即能得到另一个转动惯量分量,测量值最大绝对误差0.35 kg·m²,满足定型设备1 kg·m²的精度要求;新方法有效整合了直立振复摆和圆周扭摆法各自在测量转动惯量方面的优势,实现了三轴转动惯量的便捷与高精度测量。     

冲击谱在舰载设备抗冲击设计中的应用

介绍了冲击谱的计算原理和方法,设计了一个小型浮动冲击平台水下实爆试验,测量了舰载设备在水下爆炸冲击载荷作用下的冲击响应并计算了冲击谱,测量及分析结果表明:浮动冲击平台试验是舰船设备抗冲击性能考核的有效方法,设备安装频率是设备抗冲击性能的关键,冲击谱可以为舰船设备防护措施的改进提供依据。     

基于自适应卡尔曼滤波的环境函数模型修正

为更好地评价制导工具误差,提出一种对环境函数模型修正的方法。利用机动目标跟踪理论和环境函数模型,分别建立了状态方程和观测方程,并利用机动频率自适应算法和偏差协方差自适应算法进行卡尔曼滤波,得到更精确的平台坐标系视加速度。以某型导弹为例,分别用传统环境函数模型和改进后环境函数模型对一段时间内平台坐标系各轴进行了仿真,结果表明该模型有更好的计算结果。     

基于冲击响应谱特征提取的自动机裂纹故障诊断

针对武器自动机在动作过程中,机构相互碰撞产生的冲击振动信号,提出计算冲击振动信号的冲击响应谱,并提取冲击响应谱特征值,进而开展自动机部件裂纹故障识别的新方法。开展不同裂纹部件的射击试验,采集正常及故障条件下自动机部件碰撞冲击信号,并根据运动过程进行分离;计算分离后冲击信号最大冲击响应谱,根据冲击响应谱不同区域的冲击响应特征参数,提出冲击响应谱相对峰值比和相对峰值频率比的定义,并将相对峰值比、相对峰值频率比作为故障特征值进行提取;在不同裂纹故障条件下,对比故障特征值统计分布形态,完成不同故障条件的识别试验。试验结果表明,冲击响应谱特性提取可以准确有效地诊断自动机裂纹故障,是一种可以用来在线监测的新方法。     

一种乏池检测装置的地震响应分析及优化

为了提高乏池检测装置在地震时的减震性和抗震性,提出一种乏池检测装置的地震响应优化方法。通过Pro Engineer软件对检测装置进行建模,使用SeismoSignal软件将采样得到的地震数据通过傅里叶变换为地震波谱,并以此为输入信息通过Ansys workbench的Response Spectrum Analysis软件模块进行谱响应分析,优化其减震模块。分析结果表明:该方法有效提高了乏池检测装置在地震时的抗震性,误差不超过5%。     

大视场星敏感器光学系统畸变校正方法

针对大视场星敏感器光学系统畸变较大,严重影响角距测量精度的问题,采用多项式拟合算法,对研制的星敏感器进行了畸变校正,校正后的平均角度测量误差小于1″。     

基于图像透视畸变校正的调炮速度测量方法

针对传统调炮速度测试过程繁琐、测量精度低的问题,提出了一种图像透视畸变校正的调炮速度测量方法。采用激光器、靶板、CCD相机和计算机构建调炮速度测量系统,利用CCD相机实时记录激光在靶板上的光斑位置,根据光斑的位移和时间解算出调炮速度。利用特征点成像,通过透视变换原理构建变换矩阵求得图像校正模型,进而实现光斑靶板图像的透视畸变校正,在校正后的图像上提取光斑并计算出光斑质心,获取光斑质心的位移和时间,最终解算出调炮速度。实验结果表明：与传统的图像测量方法相比,利用该方法测量调炮速度的精度提高了10倍,满足靶场对高精度测量调炮速度的要求;该方法适用于靶场测试以及其他调炮速度的实际测量工程。