火炮发射动力学的可视化仿真

对火炮发射的整个过程进行了动力学仿真计算,结合虚拟现实技术,在虚拟场景中完成了火炮发射全过程的可视化.建立了30个自由度的火炮发射动力学模型,在不同工况下进行仿真计算,对全炮发射进行了稳定性计算.通过外弹道程序,获得弹丸出炮口后的运动诸元.建立了火炮发射的虚拟场景,实现了火炮发射的可视化.研究表明,该方法可以为现代火炮设计与优化提供一种新的途径.     

超高射频火炮发射过程仿真分析

针对串联预装填超高射频火炮的特点,建立了膛内火药燃气排空过程的计算模型,详细分析了后随弹丸弹前残余火药燃气的压力变化过程,并对弹前压力、弹后空间变化情况下弹丸运动规律进行计算.研究了3发弹丸以不同发射间隔序贯发射时的内弹道过程,对其规律和约束条件进行讨论,分析了发射频率对膛压和膛口速度的影响,弹前压力是影响超高射频火炮内弹道性能的关键因素,在发射间隔一定的情况下通过对超高射频火炮的调整和设计可以取得较好的内弹道性能.     

3D视景在鱼雷制导系统半实物仿真中的实现

利用建模工具Mu ltiGen Creator和Vega建立了鱼雷全弹道仿真中所需的鱼雷、水面舰艇、潜艇和干扰器等各类3D模型,以及海洋、战场武器实体尾流和爆炸等仿真战场环境,形成真实感较强的3D视景仿真环境,并解决了3D视景与分布式制导仿真系统间的接口技术,实现了鱼雷从发射到命中目标全过程的3D图像及相关数据显示,该系统已成功应用于鱼雷制导系统半实物仿真试验。     

双药室低后坐能弹药技术研究

为了大幅降低火炮发射时的后坐力并保持弹丸初速基本不变,设计了一种双药室低后坐能弹药和验证火炮机构。根据火炮内弹道理论和火箭发动机内弹道理论,建立了一种基于双药室低后坐能弹药的内弹道模型;通过正交试验法分析了弹药后药室喷管喉径、装药质量及燃速对弹药前推力的影响,确定了与弹药前药室底推力规律和总冲量大小相当的最优设计方案,得到了火炮后坐运动部分发射过程中的受力规律。仿真计算表明:发射某中口径火炮弹丸的后坐冲量可减少82. 1%,初步验证了火炮发射双药室低后坐能弹药技术可行,对未来大幅减小火炮的后坐力和提高火炮机动性具有重要意义。     

膨胀波火炮内弹道初步研究

膨胀波火炮是在保持弹丸炮口速度不变的情况下,提前开启闩体使发射药气体后喷,从而大幅度减小火炮的后坐动量的一种新发射原理.该火炮是解决火炮系统威力和机动性矛盾的一次革命性变革.应用两相流内弹道理论,针对某口径火炮发射过程建立了理论模型,并进行了数值模拟,给出了开启闩体后波的传播的运动规律,指出了该火炮减小后坐动量应采取的措施.     

不同海拔高度下的火炮发射极限速度研究

由经典内弹道理论可知,火炮的发射弹丸初速是存在极限的.根据火炮发射弹丸运动模型,推导了理想情况下的火炮弹丸极限速度公式,分析了不同海拔高度环境大气下的弹丸发射极限速度,研究了对火炮初速的影响程度,定量得到了海拔高度、压力比等参数对弹丸极限速度的影响规律,并得出了海拔环境对火炮初速是存在影响的.该问题的解决有助于为相关应用提供参考.     

弹丸外弹道试验装置运动控制系统

针对线膛火炮旋转弹丸外弹道受力情况试验需求,设计一种弹丸外弹道试验装置运动控制系统.以倍福CX5130运动控制器作为主控制器,通过控制该试验装置的运动带动弹丸的自转和摆动,实现旋转弹丸的外弹道运动模拟功能.结果表明:该系统能达到预期设计目标,并已在实际使用中得到验证.     

装填条件对膨胀波火炮发射性能的影响

膨胀波火炮利用发射过程中精确打开炮闩的方法实现了在不降低弹丸初速的前提下大幅度减小火炮后坐的目的.采用经典内弹道理论对膨胀波火炮发射过程进行了建模与仿真,计算并分析了药室容积、装药量、弹丸质量等装填参数对膨胀波火炮后坐减小率、膛内平均温度减小率、后效期结束时间提前率的影响规律,为膨胀波火炮的实际应用提供了理论参考.     

考虑火炮身管后坐的内弹道两相流数值仿真方法

为准确计算火炮内弹道两相流动力学各参量以及膛内弹丸的运动规律,提出一种内弹道两相流动力学与 火炮发射动力学耦合计算的仿真方法。对经典内弹道、不考虑后坐运动的内弹道两相流以及耦合计算得到的内弹道 参量变化规律进行分析,耦合计算得到的膛压及初速与实验值吻合良好。分析基于经典内弹道理论和耦合算法得到 的弹丸运动规律,耦合算法能够得到反映膛内弹丸实际运动变化规律的结果,表明该方法可为内弹道和发射动力学 准确计算提供参考。     

埋头弹火炮内弹道及装药分析

埋头弹火炮内弹道发射与常规弹道发射明显不同之处是,弹丸是在点火药产生的气体推动下嵌入膛线,而且行程比较长.为使内弹道发射的稳定性提供保证对其装药设计进行深入研究,为工程应用提供理论指导.通过软件计算和试验的结果对影响内弹道的因素进行分析,并对弹丸嵌入过程进行研究.该装药结构设计合理可靠,该程序能够用来指导同类装药结构设计.     

VR技术在飞行弹道仿真上的应用研究

探讨了虚拟现实技术在弹道仿真领域的应用,以某简易制导的飞行弹道为例,以VC为软件平台,运用三维图形和模拟库OpenGL进行了虚拟场景的构架.基于控制力作用下的刚体弹道模型,进行飞行弹道的动态模拟.结果表明,运用VR技术进行飞行弹道仿真,相对于传统的数字仿真,更便于观察理解导弹的飞行状态,在某种程度上能更好地达到仿真的目的.     

重型装备空投视景仿真系统的设计与实现

针对军用运输机空投任务,基于重装空投过程的动力学分析,运用分离法将飞机与重装作为两个独立的实体、降落伞与重装视为一个整体,构建了在无控条件下机－物与伞－物两部分的动力学模型,结合视景仿真技术,使用 Unity 3D为开发引擎研制了一套包含飞机飞行动力学模型、重装出舱动力学模型、降落伞空投动力学模型及其关键数据实时显示、记录与打印的可视化虚拟环境,以计算数据驱动三维模型完成整个空投过程的关键动作,弥补了数值仿真系统不直观的缺点,增加了视景仿真系统的近真实性。结果表明：该视景仿真系统可以近似真实地还原空投过程、准确完成空投动作,为重型装备空投的分析与评估提供了参考。     

虚拟现实的人与自然场景融合的3 维动画设计

为提高传统动画设计的沉浸式体验感受,提出基于虚拟现实技术的人与自然环境融合交互动画设计方案。 对3 维动画的虚拟场景构建进行剖析;就虚拟场景中人和自然的融和技术进行研究,重点是人的体表数据采集、骨 骼数据提取和虚实场景融合;基于Unity3D 软件进行人与自然融合交互3 维动画设计实践,以人的手臂与火球的交 互动作为例,展示了人在虚拟场景中对火球的融合和交互控制。结果表明：该设计对人机交互式的3 维动画设计具 有一定参考和借鉴价值。     

基于结构化粒子系统的天气现象模拟

对OSG平台上的天气现象模拟方法进行介绍.该方法采用结构化的粒子系统来生成雨雪的实时天气现象.步骤包括定义并组织场景的节点,调整旋转的视角,将雨雪的三维物理模型加入节点中.通过设计雨雪粒子的功能模块,数据结构和系统的API,在微机上实现天气的模拟.     

基于Vega的某空地导弹视景技术研究

视景仿真技术因其能够帮助人们建立一个具有身临其境的沉浸感，能与复杂系统进行交互，并能促进构想与创造环境，而成为社会各个应用领域发展中不可缺少的高科技手段．Vega用于虚拟现实和实时视景仿真软件的开发，它提供了方便快捷地构造出复杂应用程序的手段．该仿真利用Vega简便形象地生成逼真的导弹飞行过程，具有很高的逼真度和可信度，对于从事视景仿真和虚拟现实的工作人员有一定的参考价值。     

基于MR 混合现实技术的应急仿真应用系统设计

为避免灾难发生时因经验不足导致慌乱而造成更大的损失,使用混合显示技术设计一种应急仿真应用系 统。硬件设计中使用蓝牙适配器作为无线网络传输的工具;软件设计中基于混合现实技术重建虚拟现实场景,对图 像进行降噪处理,计算各像素点的3 维坐标,实时更新粒子位置,对其进行可视化渲染,并获取粒子在混合现实场 景渲染下的位置坐标,混合现实视线下的投影距离;对应急逃生路径规划设计一种路径规划算法;在仿真场景的物 理模型下,获取应急疏散模拟结果。结果表明：该仿真系统具备实用性,能够完成应急演练时的数据收集与分析。     

某车载速射迫击炮自动机动力学建模仿真

为了对车载速射迫击炮进行故障预测和结构优化,针对新型车载速射迫击炮的特点,对其自动机动力学 特性进行仿真研究。依据多刚体动力学理论,利用 SolidWorks 和 ADAMS 软件建立自动机虚拟样机模型,通过对标 准装药条件下的 4 连发射击动作仿真,获得连发射击条件下的仿真结果,并与试验结果进行比较,同时结合火炮构 件的动作顺序,分析了后坐部分和输弹板的动力学特性。仿真结果证明了所建虚拟样机的可信性,可为后续故障预 测和进一步结构优化提供参考。     

高炮对空中虚拟静态目标射击精度试验方法

高炮武器系统毁歼概率的计算需要测试连发射击时各发弹丸射击误差的相关性。为满足毁歼概率试验中对射击误差时间特性的测试需求,针对如何测试速射高炮各发弹丸的射击误差相关性的问题,采用真引信实弹对空中虚拟静态点目标射击,用光电经纬仪交汇测量弹道坐标,计算弹道与空中虚拟靶目标的相交坐标及相交时刻,确定射击误差和相关系数,建立了一种高炮对空中静态点射目标射击精度试验方法。在多型高炮试验中的应用表明,该方法可以满足鉴定试验中对射击误差和误差相关性的测试要求,同时提高了试验安全性,降低了试验实施(协调)难度,加快了试验进度。     

空间作战视景仿真系统的开发与研究

文中从视景仿真实现方法的角度出发,重点介绍如何运用MultiGen Creator开发作战武器模型、大规模地形,以及利用Vega构建三维虚拟作战演示环境等技术,完成了洲际弹道导弹攻击航母视景的开发.开发和应用结果表明,该系统灵活通用,效果生动,并且比以往直接基于OpenGL图形库开发的视景仿真软件提高了画面逼真度,缩短了开发周期.     

基于粒子系统的弹药爆炸可视化

针对当前弹药爆炸效果研究存在的不足,对虚拟现实场景中弹药爆炸的可视化效果展开研究.阐述粒子系统与弹药爆炸的基本原理,分析粒子系统中火焰粒子与爆炸破片在纹理上变化的不同规律,并给出设计实例;分析推导爆炸破片飞散的衰减模型,对其在虚拟场景中的实际运用进行相应简化,并通过实例进行验证.实验结果表明:该方法相比传统直观模拟的方法有一定的提高,能取得相对较好的可视化效果.