地空导弹发射动力学建模与仿真研究

针对采用地面滑轨倾斜发射方式的导弹,根据发射模型的特点,建立发射动力学模型,推导其离轨发射运动方程组,对"一"字型滑轨与"品"字型滑轨,分别取不同的导轨长度和发射倾角进行仿真计算,得到导弹离轨运动参数和离轨运动规律,结果表明,导弹的离轨运动特性与滑轨长度和发射倾角有关,此外,对于"一"字型滑轨,还须考虑导弹离轨时的下沉问题。     

考虑适配器弹性的潜射导弹出筒载荷特性研究

同心筒水下垂直发射导弹时潜艇是具备一定艇速的,相当于给弹体增加了侧向横流,其影响在弹体出筒阶段尤为显著,带来发射安全性和弹体结构载荷相关的诸多问题。为获得在时间和空间维度上置信度更高的导弹出筒载荷特性,并采用较少的假设,首次提出并建立了考虑适配器弹性约束和弹体三自由度的耦合求解流场和弹体运动的非定常数值模型。阐述了筒口气泡弹性对弹体载荷特性的影响,同时获得了出筒过程中的弹体运动、受载及适配器变形情况。仿真结果表明：由艇速产生的横流造成的振荡特性对导弹发射产生不利影响。结果可为同心筒水下垂直发射安全性评估和弹性结构设计提供研究方法。     

考虑刚体运动与弹体变形耦合效应的旋转导弹动力学建模

旋转导弹结构细长,具有较大弹性,结构低频振动易与刚体运动相互耦合。为更好地研究旋转导弹的动力学特性,对考虑刚体运动与弹体变形耦合效应的旋转导弹动力学建模问题展开研究。引入瞬态坐标系,在该坐标系下利用拉格朗日方程建立弹性旋转导弹的惯性耦合完整模型。该模型考虑了弹性变形对质量特性的影响,能够完整描述刚体运动和弹性变形间的耦合效应。在不同假设下,将惯性耦合完整模型简化后可得到弹性耦合简化模型和非惯性耦合模型。仿真分析结果表明：相对于其他两种简化模型,惯性耦合完整模型能够更全面地描述旋转导弹的运动,而刚体运动与弹体变形耦合效应在旋转导弹建模和分析中不可忽略,需要加以考虑;在旋转导弹运动稳定情况下,3种模型的差别主要体现在姿态运动上,而在弹性变形上的差别可以忽略。     

弹体结构变形对发射起始扰动影响研究

对长细比较大的倾斜发射式火箭弹,在进行发射动力学计算时,除考虑外部影响因素外,还应该考虑火箭弹弹体自身的弹性变形引起的横向振动对起始扰动的影响.为了研究某型火箭弹的横向振动特性对发射过程俯仰角运动的影响,采用传递矩阵法建立了火箭弹的横向振动模型,分别进行了多刚体和刚柔耦合发射动力学仿真.通过发射动力学仿真结果及试验测试结果对比,发现弹体的横向振动特性对该火箭弹发射过程中俯仰角方向运动具有比较大的影响.     

弹体结构变形对发射起始扰动影响研究

对长细比较大的倾斜发射式火箭弹,在进行发射动力学计算时,除考虑外部影响因素外,还应该考虑火箭弹弹体自身的弹性变形引起的横向振动对起始扰动的影响.为了研究某型火箭弹的横向振动特性对发射过程俯仰角运动的影响,采用传递矩阵法建立了火箭弹的横向振动模型,分别进行了多刚体和刚柔耦合发射动力学仿真.通过发射动力学仿真结果及试验测试结果对比,发现弹体的横向振动特性对该火箭弹发射过程中俯仰角方向运动具有比较大的影响.     

弹性变形对大长细比导弹纵向稳定性的影响

综合考虑飞行动力学和气动弹性力学的相互影响,基于结构弹性模态和刚体飞行模态,耦合求解非定常气动力和结构动力学模型,研究大长细比导弹受弹性变形影响时的纵向稳定性.研究发现,大长细比导弹的弹性特征明显,结构弹性变形和刚体运动之间的相互影响不容忽视,分析大长细比导弹稳定性时需要将结构弹性变形与刚体运动统一起来进行研究.考虑刚体俯仰模态后,导弹的稳定性发生显著变化,系统由稳定变为不稳定,在较低动压下系统失稳,主要表现为俯仰模态的静失稳发散.来流动压和结构刚度会影响大长细比导弹的纵向稳定性.     

潜艇垂射导弹出筒姿态的研究

导弹出筒姿态是影响全系统性能的重要因素.通过建立潜射导弹动力学模型,研究了艇速、适配器刚度等发射条件对潜载垂直发射导弹在横向流作用下的受力和出筒姿态参数的影响.数值解析结果表明,增大艇速会使导弹的承受载荷变大,出筒姿态恶化;提高适配器的刚度可以有效减小弹体出筒时的俯仰角度以及角速度.     

车载导弹发射过程姿态模拟

为研究车载导弹发射过程系统的动态响应和导弹的运动特性,从理论角度分析了发射过程系统的振动特性,并综合分析了导弹运动扰动原理.在对发射系统合理简化的基础上建立了整车刚柔耦合动力学模型,在模型中考虑了抛盖与燃气冲击载荷,进行了完整发射过程的刚柔耦合动力学仿真.所得仿真结果与试验数据相吻合.研究结果表明,所建刚柔耦合动力学模型能够较真实地模拟导弹发射过程,整个系统结构阻尼设计基本合理,能够满足战术要求.     

发射箱车载倾斜发射过程下沉量影响因素研究

为研究车载倾斜发射装置在导弹发射过程中发射箱下沉量的主要影响因素,通过改进的Craig-Bampton方法将车架、回转台、发射架等柔性体融合在车载导弹发射系统多体动力学模型中,建立导弹发射系统刚柔耦合动力学模型,研究车架变形、回转台变形、发射架变形、燃气流冲击、风载荷作用以及起竖油缸变形等因素对发射装置动态响应的影响,获得不同因素对发射箱下沉量的影响因子,为开展系统的优化设计,减小发射过程中发射箱的下沉量及导弹初始扰动提供了理论依据。     

导弹水下垂直发射过程数值仿真分析

潜载导弹发射时处于深水环境,导弹运动过程中所承受的载荷及发射装置承受的载荷等都与陆基发射有很大差别。利用Fluent动网格技术结合多相流模型对发射时导弹筒内运动过程的非定常流场进行仿真,重点分析不同发射水深、不同内外筒排导间隙情况下导弹出筒速度以及弹体、发射筒受力等。     

潜载导弹垂直发射横向振动特性仿真分析

潜射导弹在出筒上升过程中是个复杂的动力学过程,直接决定了导弹出筒后的弹道变化特征。在分析了导弹的流体动力特性、弹性密封环的变形应力特征及其与弹体耦合作用的情况下,建立了潜射导弹垂直发射横向动力学模型。重点对出筒过程弹体横向振动及其特性进行了仿真研究,提出了抑制弹体横向振动的解决方法。结果表明,密封环抗压刚度和尺寸对导弹横向振动特性均有较大影响。研究结果可以为导弹垂直发射弹道控制、发射安全性评估、导弹与发射系统设计提供理论基础与研究手段。     

柔体弹道中弹轴运动微分方程组

从弹箭空间六自由度运动和动态变形耦合的动力学模型出发 ,利用振动模态方法对弹体的柔性变形和动态变形耦合的动力学模型出发 ,利用振动模态方法对弹体的柔性变形和动力学方程组进行了分析 ,得到了柔体弹道的模态化方程组 ,以此为基础推导了弹轴摆动和弹性振动耦合的运动微分方程组     

考虑弹-筒柔性的潜载导弹弹射多体动力学分析方法

在潜载导弹垂直弹射过程中,导弹的姿态变化是关系其发射成败的关键.针对潜载导弹垂直弹射过程提出一种可同时考虑弹体和发射筒柔性的弹射发射动力学建模分析方法.运用改进的柔性点线高副模型来模拟适配器的抗压和抗弯载荷,基于弹体水动力、附连水惯性力的单元线性分布假设,利用Hermite形状函数将单元分布载荷等效简化为单元节点集中力...     

基于章动运动理论的火箭弹锥形运动稳定性分析

基于自旋弹体短周期力矩投影的动力学方程,建立了以弹体摆动章动角和进动角为变量的弹体锥形运动的非线性数学模型,通过引入广义章动角及进动角速率,使难以用解析手段处理的非线性模型转换成可解析的一般模型。根据线性化模型分析了弹体章动及进动运动的相互关系,给出了自旋弹体章动运动稳定性条件。对非线性模型,研究了章进动运动对弹体锥形运动极限环的作用,给出了弹体锥形运动稳定时自旋弹体章动角度及进动角速度应满足的解析关系。     

基于单向耦合方法的潜射导弹发射动力学研究

分别建立潜射导弹发射流场和发射动力学模型。通过对发射流场模型分析获取导弹所受非定常流场载荷。将流场载荷数据传递至发射动力学模型中作为导弹结构所受外载荷,分析得到导弹的受载与离筒姿态信息。分析结果表明,导弹前端截面与后端截面间所受轴力变化趋势一致,但在幅值上差别较大;弹体所受弯矩载荷随着导弹出筒长度增加而增加并伴有明显偏转;导弹结构设计应以保证横向刚度和强度为主。结论可作为导弹强度设计评估依据。     

6 级海况下的某型发射平台回转俯仰耦合动力学研究

针对某型靶弹通用发射平台,开展该平台在摇摆载荷作用下的回转和俯仰耦合动力学特性的研究。将原 有陆基发射平台的回转俯仰耦合动力学扩展到海上平台,分析其在某型船6 级海况下的运动特性和回转俯仰耦合动 力学特性;将6 级海况等效为沿3 坐标系的等效加速度,基于ADAMS 对该海况下的靶弹通用发射平台进行仿真分 析。仿真结果表明,该研究对复杂海况下发射平台的结构强度和运动规律均具有一定的指导意义。     

无人平台导弹行进间发射仿真分析

针对行进间导弹发射扰动量过大问题,对无人平台导弹行进间发射开展动力学仿真计算.通过分析导致行进间发射扰动产生的主要原因,建立武器站的刚柔耦合动力学仿真模型,将发动机推力和伺服机构运动实测数据作为仿真输入,配合动力学模型计算弹体扰动值.仿真结果表明:改进后的火控流程可实现导弹行进间的可靠发射,发射门限应根据弹体抗扰动能力选取.该研究可为导弹行进间发射流程制定和门限选取提供参考依据.     

发射舰机动对舰载导弹离轨参数的影响研究

考虑发射舰的行进速度和摇摆运动对舰载导弹离轨参数的影响,对舰载导弹发射运动进行了仿真,求出了对导弹自控段终点散布有重要影响的导弹滑离参数,得出了发射舰运动对导弹发射时初始状态的影响规律.最后分析了发射舰机动对舰载导弹飞行弹道的影响.     

发射舰机动对舰载导弹离轨参数的影响研究

考虑发射舰的行进速度和摇摆运动对舰载导弹离轨参数的影响，对舰载导弹发射运动进行了仿真，求出了对导弹自控段终点散布有重要影响的导弹滑离参数，得出了发射舰运动对导弹发射时初始状态的影响规律。最后分析了发射舰机动对舰载导弹飞行弹道的影响。     

导弹水下发射内流场的数值研究

对于导弹水下发射过程中壳体结构强度及动力学问题，基于二维不可压N—S方程，运用有限体积法中心格式和SIMPLE计算程式，建立了导弹水下潜艇发射内流场的数值模拟方法，对导弹出管过程中不同时刻弹体的压力载荷分布进行解算。为导弹的壳体结构设计和内部构件设计提供了重要的依据。