滑动销与基板过盈配合的微小型火药作动器

针对传统的火药作动器需要设计可动元件定位结构,不利于作动器工程化应用的问题,提出了滑动销与基板过盈配合的微小型火药作动器。该作动器采用过盈配合的方式将可动部件滑动销与作动器基板装配一起,简化了传统火药作动器结构。理论简化模型和数值仿真结果表明,过盈量与最小推力之间呈明显的线性关系,数值仿真结果与简化模型理论分析结论一致,从理论上得出了过盈量与最小装药量的函数关系,为基于过盈配合的火药作动器的设计奠定了理论基础,推动了微小型火药作动器的工程化应用。     

特征面参数化在喷管推力偏心研究中的应用

研究了当气流偏离喷管超音速段对称轴时,所引起的锥型喷管的推力偏心．用特征面参数化方法数值模拟了喷管的非对称流场,得到了锥型喷管在不同扩张角和采用不同的初值面时,喷管侧向推力分量沿轴向的变化,及其零点位置在轴线上的分布规律,对微推偏喷管的设计具有参考价值．所得结果与现有的实验数据的吻合程度是令人满意的     

阀门作动速度对流量可调固体火箭冲压发动机动态响应特性的影响

利用数值模拟的方法,通过研究调节阀以不同速度作动时燃气发生器压强、燃气流量和发动机推力等参数的响应情况,分析了阀门作动速度对燃气流量可调固体火箭冲压发动机动态响应特性的影响.结果表明,调节阀作动速度对参数的响应速度和负调量均有较大影响,其过大或过小均不利于发动机整体性能的提高;在实际情况下,需要综合考虑,以选择合适的阀门作动速度.     

某型号导引头用电作动器推力下降原因分析

为查找某导引头用电作动器推力下降的原因,对试样进行了解剖。通过对装机与未装机的电作动器进行推力试验,以及分析电作动器所处整机的装配环境,查明原因为导引头装配中使用的陀螺油污染了电作动器装药,从而导致电作动器推力下降,并提出了改进措施。     

锥型喷管总温、总压分布不均匀对推力偏心的影响

用特征面参数化方法数值模拟了喷管的非对称流场,研究了当总温、总压在喷管超声速段入口截面分布不均匀时,所引起的锥型喷管的推力偏心特性,得到了锥型喷管在不同扩张角和不同总温、总压分布时,喷管侧向推力分量沿轴向的变化及其零点位置在轴线上的分布规律．对微推偏喷管的设计具有重要参考价值．     

基于MEMS工艺的微起爆器性能研究

针对MEMS火工品低能化、集成化技术要求,设计了一种基于MEMS工艺的微起爆器,通过仿真计算获得了基体材料、换能元材料、火工药剂与微起爆器起爆性能的影响规律,确定了微起爆器的结构参数;通过MEMS工艺完成微起爆器一体化集成制作,对结构参数以及起爆性能进行了测试,结果表明结构尺寸与设计尺寸误差小于6%;微起爆器发火电压小于3V,装药直径1mm、装药量2.0mg时,可以可靠起爆CL-20炸药,实现了低能化、集成化的要求,为MEMS火工品提供技术支撑。     

拔销器作用过程的仿真研究

针对活塞式拔销器,建立了其内弹道模型,利用MATLAB软件数值模拟了装置整体作用过程,并与试验结果进行对比。结果表明内弹道模型仿真结果和试验结果基本一致,均可反映活塞式拔销器的运动特性。采用仿真模型分析各参数变化对拔销器性能的影响。结果表明活塞质量对拔销器运动的峰值速度影响最大,装药量、火药力和初始容积对峰值压力影响较大。     

不同装药条件下的微化学推冲器的推进性能研究

本文设计了用于试验的化学微推冲器,研究了斯蒂酚酸铅和硝酸肼镍在不同药室直径(0.5～1.5mm)和不同药剂配比下的推进性能.实验测得装药量为0.3～2.8mg时斯蒂酚酸铅的推力约为0.05～0.38mN,总冲量约为3.2×10-5～3.0×10-4 mN·s;装药量为1.0～3.2mg时,硝酸肼镍的推力约为0.06～0.25mN,总冲量约为1.8×10-3～1.0×10-2 mN·s.     

微化学推力器推力测试技术研究

利用天平原理设计了微推力测试装置,经标定,该装置可以测量的最小推力为5×10-5N.测试了装有以硝酸肼镍为主要成分的微化学推力器的推力,其药室直径为1.0mm和1.5mm,药室高度分别为1.5mm和3.0mm.测试结果表明,该装置测得的最小推力为3×10-4 N,可以满足微推力测试要求.     

土星S-IVB级伺服作动器采用多数表决余度技术

为了改进土星S-IVB级推力向量控制系统的可靠性,需要研制一种新式伺服作动器,以便发生单点故障时,它仍能确保系统继续正常工作。本文讨论的结果是,新的伺服作动器要选用多数表决技术。它除了结构简单外,还有重量轻、尺寸小和功率消耗低等优点,并且还能和现行控制系统的电子设备相适应。木文还讨论了多数表决伺服作动器的工作特性、结构原理及其试验结果的分析。     

聚乙烯在高速冲压推进动能弹中的燃烧特性数值模拟

为了研究聚乙烯在高速冲压推进动能弹中的燃烧特性,进行了高速冲压推进动能弹全弹一体化流场的数值模拟研究,分析了冲压发动机工作和非工作时流动特性差异,以及冲压发动机工作时聚乙烯的燃烧和推进特性。结果表明,冲压发动机工作时,燃烧室内压力均匀,中心轴线平均压力约为2.1MPa。随着轴向距离x的增大,火焰锋面先靠近固体燃料表面后逐渐远离。在再附着点之前,随着轴向距离x的增大,固体燃料的表面温度与燃面退移速率均持续增大,在再附着点附近达到最大值,然后不断减小。在本研究设计的气动构型下,高速冲压推进动能弹产生的额定推力、净推力分别为250N和76N,基于燃料的比冲为10593m·s~(-1)。     

壳体切缝的结构参数对PELE横向效应的影响

为了研究壳体切缝结构参数(切缝的周向个数N、径向深度H和轴向长度L)对横向效应增强型侵彻体(PELE)侵彻钢筋混凝土靶开孔尺寸的影响,利用数值仿真方法对具有不同壳体切缝结构参数的PELE侵彻钢筋混凝土靶进行正交优化分析,通过定义横向效应贡献值对弹丸轴向动能转化为钢筋混凝土靶因壳体膨胀破坏损失的能量进行研究。结果表明,壳体切缝参数为N=8、H=5.5 mm、L=150 mm时,钢筋混凝土靶破坏的开孔尺寸最大为409 mm,横向效应贡献值最大,并且PELE的横向效应效果最佳。同时,壳体切缝结构参数对PELE横向效应的影响程度:L最大,N次之,H最小。     

一种大展弦比重叠式可折叠弹翼组件气动布局应用研究

以一种大展弦比“重叠式”可折叠弹翼组件为研究对象,采用数值模拟与风洞试验相结合的方法,分析了该弹翼组件气动布局在小型化滑翔型制导航空弹药中的应用,对弹翼组件的外形参数进行了优化设计。通过三自由度弹道仿真计算验证了该弹翼组件气动布局的气动特性及滑翔性能。研究结果表明:这种“重叠式”可折叠弹翼组件气动布局可以大幅度减小折叠弹翼在收拢状态下的外形尺寸; 在同样的弹体结构和尺寸包络限制下,弹翼弦长可达到传统面对称平直弹翼的2倍,有效增大了升力面面积,实现了在外形尺寸限制下的高升阻比气动布局; 该弹翼组件在结构上更为简洁紧凑,解决了传统的对折式弹翼形式在小型化制导弹药上应用所面临的结构效率和气动增益受限的问题。     

对置活塞轴向发动机同步运动机构空间圆柱凸轮的设计与优化

针对对置活塞轴向气缸结构的二冲程发动机,开展了对置活塞空间圆柱凸轮同步机构优化设计研究。为提高对置活塞发动机的性能,建立空间圆柱凸轮模型,对压力角、空间圆柱凸轮型线进行优化设计,进而得到发动机活塞的最佳运动位移曲线。利用发动机性能仿真软件GT-power,计算了不同活塞位移曲线下发动机的性能参数,分析活塞运动位移曲线对发动机性能参数的影响规律。计算结果表明：优化设计后的空间圆柱凸轮型线可以改进活塞运动位移的变化规律,进而提高发动机动力经济性能;随着活塞运动位移曲线的变化方向,发动机的性能先有所提升,而后开始下降,得出对置活塞发动机同步运动机构圆柱凸轮的优化设计方法。     

引信安全系统的直线超声电机设计与试验研究

针对目前引信安全系统智能化、灵巧化的需求,基于超声电机无电磁干扰、响应快、断电自锁、结构简单、设计灵活等特点,提出利用直线型超声电机作为引信安全系统的驱动装置。根据引信安全系统的要求得到电机初始结构尺寸,利用有限元法分析了各结构参数对电机两相工作模态频率一致性的灵敏度,优化了初始结构尺寸,并制作了原理样机。对电机定子进行了扫频测试和振动模态测试,测试结果表明电机可产生所需两相振型且两相频率接近。在U_pp=80 V,f=86 540 Hz的两相相位差为90°的正弦信号激励下,电机速度为88.2 mm/s,往返运动灵活;电机的最大输出力为2.3 N. 采用直线型超声电机的引信安全系统,为传统引信设计引入了新的思想,具有一定的工程意义和价值。     

基于Herschel-Bulkley模型的火炮磁流变后坐阻尼器设计

针对火炮磁流变(MR)阻尼器的特点,以某25 mm口径试验火炮为研究对象,基于Herschel-Bulkley模型,建立了该25 mm试验炮磁流变后坐阻尼器的平行板一维层流模型,得到不同MR流体行为指数和不同磁场作用下阻尼力随活塞速度的变化规律,确定了磁流变阻尼器的主要技术参数.建立了火炮后坐运动方程,评价了MR流体行为指数对后坐阻尼器性能的影响,此指数越大,阻尼器所产生的阻尼力也越大,火焰的后坐位移和后坐速度也越小.计算结果表明,所设计的火炮MR阻尼器满足设计要求.     

火箭多级筒燃气弹射动力学特性及影响因素

为提高火箭弹射的性能,研究一种新型改进火箭多级筒燃气弹射装置的安全性,对其弹射过程中结构的动力学特性及发射过程中的影响因素进行比较分析。使用有限元方法对该弹射装置的弹射过程进行仿真,将弹射出的火箭位移、速度、俯仰角等结果与实验结果进行对比,验证有限元计算模型的有效性。在有限元模型基础上分析筒节间隙、推力偏心和发射角度对多级筒弹射安全性的影响。分析结果表明：发射角度是弹射安全性的主要影响因素,筒节间隙和推力偏心是次要影响因素,火箭弹射偏转、筒节间相互作用力和横向最大位移增大都是这些因素影响弹射安全性的主要表现;当活塞筒筒节间隙扩大到0.3 mm或发射角度偏转到3°时,会对发射安全性产生较大的威胁。     

固体火箭发动机燃气舵推力损失的数值分析与测试

燃气舵是实现推力矢量控制(TVC)的一种方式,但在固体火箭发动机(SRM)尾流工作中的燃气舵不可避免的造成一定程度的推力损失,导致发动机性能下降和导弹射程减小.受发动机推力个体差异和量值小限制,给准确测试和评估推力损失数据带来困难.通过数值仿真方法,五分量天平和六分力测力试验,建立了一套相对实用的测试和分析方法,得到了较为精确的推力损失数据,为燃气舵和导弹总体设计提供了依据.     

二级轻气炮内弹道过程数学建模及数值仿真

根据二级轻气炮的发射特点,采用经典内弹道模型描述药室里火药燃烧状况和活塞运动,同时采用一维非定常可压缩流动模型描述轻气室里的气体流动状态和弹丸运动,并通过活塞的运动状态将两者耦合,从而建立起二级轻气炮发射过程的内弹道数学模型;以某30 mm／120 mm轻气炮为基本计算模型,运用四阶Runge-Kutta法求解药室方程,运用二阶MacCormack格式求解轻气室方程,通过两部分的交替计算,实现二级轻气炮内弹道过程的数值仿真,为二级轻气炮的参数设计和发射性能的提高提供了理论依据。     

非共轴螺旋后刀面微钻几何结构优化与刃磨制备研究

非共轴螺旋后刀面微钻相比普通平面后刀面微钻,在刀具刃磨效率及其钻削性能方面具有显著优势。微钻几何结构微小改变将引起钻削性能的重大变化。建立非共轴螺旋后刀面和螺旋槽的数学模型,计算不同几何结构参数下微钻的切削刃形状、前角和未变形切屑厚度,同时建立不锈钢微孔钻削有限元仿真模型,分析螺旋角、钻芯厚度与锋角对钻削力、温度与切屑形态的影响规律,对非共轴螺旋后刀面微钻几何结构进行优化。仿真结果表明：随着锋角增大,轴向力增大,扭矩和温度降低;随着螺旋角增大,钻削力和钻削温度降低,但是当螺旋角增大到40°时,切屑为带状切屑,切屑易阻塞,容易引起刀具折断;随着钻芯厚度增大,钻削力和钻削温度同时增大,切屑宽度减小。结合不锈钢微细钻削过程中钻削力、钻削温度和切屑形态的变化规律,提出优化的微钻几何结构参数。基于六轴数控工具磨床以及所建立的数学模型,磨制出非共轴螺旋后刀面微钻。测量结果表明,其几何参数与设计值基本一致。钻削试验结果表明,该几何结构参数的微钻具有良好钻削性能。