某头罩分离装置分离全过程仿真计算

为解决头罩分离抛射过程中计算复杂的问题,提出一种对其分离全过程的仿真计算方法。借鉴小型火箭 发动机的工作原理,通过燃气生成规律,建立分离装置的数学模型,分别对拉断螺钉剪断过程、头罩壳体运动过程 和头罩分离装置侧抛过程进行分析,对头罩分离装置内弹道和轴、径向分离速度进行仿真计算。仿真结果表明：该 方法对产品的设计具有参考价值,可以节约研发成本和研制周期。     

基于非结构嵌套网格的低空大动压头罩分离数值模拟

为准确模拟低空大动压恶劣环境下头罩分离的全过程,利用多面体非结构动态嵌套网格技术,耦合求解雷诺平均纳维-斯托克斯控制方程(Naiver-Stokes equations, N-S)和六自由度运动方程(6-Degrees of Freedom, 6-DoF),实时计算头罩分离过程中的刚体与流体相互耦合的动态分离运动。结果表明:采用数值模拟方法可得到清晰直观的分离轨迹,同时需合理配置主动分离力大小、作用行程、质心位置才能保证头罩分离安全;随着头罩分离张角的增加,高速气流进入头罩并在头罩和飞行器本体之间的间隙出现"填充-滞止-泄流"流动现象,直接影响头罩气动力变化。     

高速飞行器头罩分离设计方案研究

随着飞行器飞行速度的提高,飞行器头部力热环境十分恶劣,需采用头罩分离技术才能保障飞行器精确制导。对高速飞行器的头罩设计及防护设计进行了研究,同时提出了采用导爆索、推冲器的2种头罩分离方案,并进行了抛罩的试验验证和理论仿真计算,试验结果证明了该方法的可行性。     

稠密大气层内火箭头罩动态分离过程数值模拟

利用弹簧近似和网格局部重构相结合的非结构动网格技术,耦合求解Euler方程及6DOF弹道方程,时间方向采用四步Runge-Kutta方法,空间方向采用改进的Barth和Jespersen通量限制器的通量矢量分裂方法,数值模拟稠密大气层内、超声速飞行状态下、内部有冲压发动机的火箭头罩分离动力学过程.研究结果表明,头罩开启过程中,高动压会产生严重的气动力扰动;头罩脱离火箭进入自由飞行状态以后,分离过程中气动力比惯性力大几个数量级,导致头罩的运动特性完全由气动力控制,姿态变化剧烈,分离存在很大风险;采用质心后移分离方案可行.     

火箭尾罩导向段分离仿真分析

飞行器采用水下发射时,在弹射阶段一般依靠尾罩来保护一级发动机,当飞行器弹射出水到达一定高度后,需将尾罩和一级尾段进行解锁分离,并靠分离机构将尾罩和主体分开,利用非线性有限元软件ABAQUS对上述过程进行数值模拟,分别得到正常和偏差状态下的两体分离运动情况,并在两体高速运动的条件下,对导向销的强度进行校核.     

新型尾罩分离方案及分离过程的仿真

提出了一种新型尾罩分离方案--整体侧抛方案,并对其分离运动及动力学特性进行了研究.详细介绍了尾罩整体侧抛分离的总体方案,分析了总体方案的分离过程,建立了其运动学和动力学模型.通过建立尾罩分离仿真模型,考虑分离角度发生变化时,对分离过程的影响,并使用ADAMS软件对分离距离进行了多变量的优化.通过仿真和结果分析,证明提出的尾罩分离方案是可行性的.在分析中使用ADAMS软件,也提高了仿真的准确性和快速性.     

整体式整流罩高速分离流固耦合仿真

低空大动压条件下,为了确保整体式整流罩与飞行器之间的安全分离,提出运用多体动力学与气动载荷耦合建模与仿真技术来对整体式整流罩分离过程进行研究。建立了整流罩分离系统多体-气动耦合动力学模型。多体动力学模型根据拓扑结构采用第一类Lagrange方程构建,气动载荷模型根据气动数据包采用双线性插值方法通过S函数构建,基于Simulink构建了整流罩分离流固耦合动力学模型。通过联合仿真研究了典型工况条件下整流罩分离的动态特性,研究结果表明:负攻角条件下整流罩分离过程中会与飞行器头部发生干涉,其它工况条件下整流罩分离是安全的,研究结果对整流罩分离安全性设计具有重要的工程价值。     

MEMS陀螺仪加速参数退化的可靠度评估

针对失效时间数据统计方法忽视了退化过程的微观变化和基于性能退化的可靠度评估方法试验需要长时间、多样本才能保证评估精度的问题,提出了MEMS陀螺仪加速参数退化的可靠度评估方法。该方法分析了MEMS陀螺仪的结构特点和能够表征退化的特征参数、敏感应力及加载方式;形成了基于退化轨迹拟合和退化量分布拟合两种方式的加速参数退化可靠度评估方法,并应用于MEMS陀螺仪。通过对比不同评估方法得到的可靠度曲线结果表明,基于退化轨迹的拟合方法过程简洁易懂,基于退化量分布拟合方法建立了分布参数随时间及温度应力的函数,体现了样本参数退化的差异性,更符合陀螺仪退化的实际规律,有助于提高评估的准确度。     

机械零部件的动态可靠性分析

传统的零部件可靠性模型不能很好地反映变幅随机载荷和强度退化对可靠性的影响,忽略了可靠度和失效率随使用时间的变化规律。运用顺序统计理论和随机过程建立了考虑变幅随机载荷和强度退化下机械零件的动态可靠性功能方程模型,利用二阶矩和摄动方法求出可靠性指标并计算出动态可靠度。研究了机械零件强度、载荷、可靠度和失效率随时间的变化规律,给出了可靠度和失效率随使用时间变化的动态过程曲线。实例计算结果表明：建立的功能方程模型符合实际工况,得到的动态过程曲线对零部件试验时间和可靠性寿命的确定具有一定的指导意义。     

无人机机载炸弹投放分离特性数值模拟研究

通过在非结构动态重叠网格上耦合求解刚体六自由度运动方程和非定常N-S方程的方法,对无人机机载炸弹投放分离过程中的气动特性和运动轨迹进行了数值模拟研究,获得了炸弹运动过程中的轨迹、姿态等信息,分析了炸弹投放分离过程中的安全性问题.研究表明,在计算攻角范围内(α=1°、5°),无横风条件下炸弹的投放是安全的;有横风(5 m/s、10 m/s)条件下炸弹的投放是不安全的.     

初始分离条件对航弹与载机分离安全性影响的数值模拟研究

为研究投放条件对航弹与载机分离安全性的影响,采用非定常计算流体力学数值模拟方法和动网格技术,同时耦合求解六自由度弹道方程,对航弹与载机的分离过程进行模拟。给出载机在不同飞行马赫数、攻角、侧滑角、飞行高度及航弹在不同初始下抛速度、角速度条件下,航弹从载机投放后的分离轨迹和姿态变化规律,研究了这些因素对分离安全性的影响。研究结果表明：初始分离过程中载机对航弹有很强的气动干扰,对航弹的气动特性、分离轨迹及弹体姿态影响很大;随着分离马赫数、投放攻角增大,载机对航弹的气动干扰增强,航弹的分离安全性变差;对于挂载于左侧机翼下的航弹,一定的负向侧滑角有利于弹体与载机安全分离;飞行高度越高,越有利于航弹与载机安全分离;一定的初始下抛速度和适当的下抛初始角速度有利于安全分离。     

串联随进弹侵彻预开孔靶弹道轨迹的数值模拟

利用移动载荷自定义程序的弹-靶分离方法,并结合Forrestal半经验靶体阻力函数,开展了串联随进弹侵彻预开孔靶弹道轨迹数值模拟。在实验验证计算模型及自定义程序可靠的基础上,研究弹-靶轴偏置、倾角、攻角等对串联随进弹侵彻弹道轨迹的影响规律。研究结果表明：弹-靶 轴偏置、倾角、攻角等因素对弹体的弹道轨迹及侵彻深度影响显著;预开孔孔道具有一定的引导侵彻作用;在弹-靶轴偏置、倾角及攻角的共同影响下,随进弹侵彻预开孔靶存在着跳飞可能。     

弹道导弹最大射程评定的Bayes方法

为了解决Bayes方法对导弹武器最大射程进行评估时先验信息的来源不确定且可信度不高的问题,对弹道导弹推力偏差进行了分析.在考虑影响导弹射击精度主要误差源的基础上,利用干扰弹道仿真产生了导弹最大射程.在考虑先验信息可信度的情况下,对导弹武器的最大射程进行了评估,提高了Bayes估计的可信度.仿真结果表明,该方法用于先验信息样本容量较大或先验信息可靠性较低的情况,可增强Bayes评估的稳健性.     

升力式飞行器助推段多约束弹道优化设计

升力式飞行器助推段弹道设计面临着复杂大气飞行环境下多约束耦合条件下的运载能力优化难题,需要在满足分离高度、攻角量值与变化率限幅、入轨点高度与倾角等约束下,通过设计助推段程序角,使得入轨点速度最大.为了寻求一种快速解决这一问题的工程设计方法,以三级固体运载器为研究对象,提出了升力式飞行器助推段多约束弹道设计方法,通过设计...     

分层弹底径向分离速度测试研究

通过低伸弹道抛射试验来模拟炮射末敏弹实际抛撒分离过程。针对分层弹底径向分离过程,借助高速摄像技术,提出了一种全新的测试方案,用以测试分层弹底在抛撒分离过程中的径向分离效果;通过切实有效的合成计算及误差分析,并综合考虑影响测试数据的各类因素,适当地对计算结果加以修正,最终可得到准确可信的数据。借助本方案可以保证试验数据的精度及合理性,为分层弹底径向分离弹道模型的建立提供重要的试验依据。     

基于气动耦合的导弹适配器初始分离弹道数值分析

为了准确预测与导弹分离后导弹适配器的初始分离弹道,使用基于局部重构方法的动网格技术,将适配器的运动与流场的变化耦合。通过CFD方法实时求解适配器飞行过程中的气动载荷,并对适配器的六自由度运动微分方程进行求解。使用基于尺寸函数的局部重构方法对适配器周围网格进行更新。通过数值计算得到了适配器在初始分离弹道阶段的气动载荷系数曲线,以及适配器的分离速度、角速度曲线和分离飞行轨迹,并与试验结果进行了对比,两者高度一致。结果表明,在分离初速的作用下,适配器与导弹的距离逐渐增大,在气动力作用下适配器发生偏转,直到初始分离弹道结束适配器未与导弹发生碰撞。     

基于涡轮发电机输出频率的迫弹外弹道辨识方法研究

将涡轮发电机作为速度传感器用于弹道辨识,旨在提供一种新的、工程上易行的弹道辨识方法。通过分析涡轮发电机输出频率特性和弹速变化规律,针对涡轮发电机全弹道不停转和停转两种情况,提出基于涡轮发电机输出频率的弹道辨识总体方案,阐述了弹道辨识的实现过程,并通过实例仿真,重点探讨了弹道辨识所需基础函数的确立过程。仿真研究结果表明,弹道辨识计算量小、误差可控,加之涡轮发电机在引信型号上已有成熟应用,基于涡轮发电机输出频率的弹道辨识方法可行。     

潜射导弹空中分离运动建模与仿真

针对运载器热分离方案要求,建立了轴向弹射分离模型和弹器联合体空中运动数学模型,以内弹道计算为切入点,对内外弹道进行耦合求解;基于燃气节流孔直径不同的3种分离方案,仿真研究了弹器空中分离的运动特性.仿真结果表明,在导弹允许最大过载的限制下,燃气节流孔直径为0.1 m的分离方案是最佳安全分离方案;弹器分离后,导弹空中运动状...     

可重复使用助推飞行器轨迹优化研究

在充分调研国内外轨迹优化方法的基础上,针对可重复使用助推飞行器飞行过程中有一段大攻角飞行且期间还需进行一次大角度翻转的飞行模式,以俯仰角为最优控制量,采用直接打靶法和序列二次规划法,选择速度作为过渡量,将分离点至再入结束点的飞行过程分为调姿转弯段和再入段进行优化.分析了过渡速度和分离点处弹道倾角的取值,得到了较为合理的过渡速度和分离点处弹道倾角的取值范围,进行了该飞行过程的全段轨迹优化.仿真结果表明本文给出的优化策略能较好地获得一条满足约束条件的优化轨迹.     

基于包络法的冗余机器人运动可靠性

为研究7自由度冗余机器人中连杆长度、连杆偏距及关节角对末端执行器运动可靠性的影响,提出一种基于包络法的运动可靠性分析方法。在获得机器人运动学误差函数的基础上,通过1阶泰勒公式将其线性化处理,并采用概率法得到末端执行器位置和姿态的失效模型。采用包络法将时变运动可靠性问题转换成时不变运动可靠性问题,找到轨迹中失效概率最大的点,引入协方差矩阵解析失效极值点与端点之间的内在关系,以多维正态积分计算得到机器人运动可靠度。通过仿真算例对所提方法的有效性进行验证。结果表明：包络法获得的结果与蒙特卡洛法的求解结果基本吻合,求解效率得到了较大的提升;与等效极值法相比,包络法的求解精度较高、鲁棒性较好。