弹箭磁屏蔽效能仿真及分析

为了分析磁传感器的测量误差,建立了弹体静磁屏蔽效应数学模型,利用ANSYS软件进行弹体三维磁场仿真,分析了弹体相对磁导率、壁厚等自身因素对磁屏蔽系数的影响,仿真结果与理论计算结果一致。仿真研究并拟合出弹体磁屏蔽系数与弹体姿态角之间的关系。结果表明,当弹轴与磁场方向平行时,磁屏蔽系数最小,随着夹角的增大,磁屏蔽系数增大,当弹轴与磁场方向垂直时,磁屏蔽系数最大。建立了磁屏蔽椭球模型,提出直接获取软磁误差矩阵的方法,为磁传感器的误差校正提供了理论基础;给出了利用磁屏蔽椭球模型直接解算弹体相对于地磁矢量姿态角的方法,为磁传感器在弹上的应用提供了理论基础。     

弹载地磁传感器时变误差的校正

在弹箭设计过程中,为了获得弹体飞行时的气动参数,通常采用地磁传感器来测量弹体的姿态信息,而采用的三轴磁传感器都存在误差,因此,对误差的校正就显得很有必要了。在文中提出了一种新的校正方法,该方法是对已有的常规误差校正方法的扩展,使之能用来对磁传感器的时变误差进行校正。这种方法可用于复杂电磁环境中的弹载测量系统,可以有效校正磁传感器的测量误差,最后通过仿真实验数据对结果进行了验证。     

轨道炮弹丸所处强磁场环境屏蔽设计与仿真

针对电磁发射过程中产生的脉冲强磁场对发射包内电子器件产生较强干扰问题,采用 COMSOL中 PDE模块对电磁发射过程中的速度趋肤效应进行仿真计算,建立轨道炮的面电流分布模型和脉冲电流模型;采用趋肤效应理论分析电磁屏蔽原理,建立了屏蔽效能评估方法,并设计了一种屏蔽体模型。分别采用导电、导磁材料设计了单层、多层组合屏蔽体,用 COMSOL中磁场模块计算离弹底不同距离处的强磁场屏蔽效果,得出在离电枢较近时,导电材料与导磁材料的屏蔽效能较低,屏蔽体距离电枢越远时,导电材料的屏蔽效能不变,导磁材料的屏蔽效能逐渐提高,距离电枢100 mm时屏蔽效能达到34 dB。轨道炮磁场的低频特性使得导电材料的屏蔽效能较低,高磁通密度使得导磁材料的屏蔽效能较低,得出弹丸内智能电子元器件应置于远离电枢的弹头。     

岩体完整性对弹体侵彻深度影响的数值模拟

在现行的弹体侵彻公式中,别列赞公式由于未考虑岩体完整性程度,侵彻深度计算结果和实战相比偏大较多,相对保守。根据工程岩体分级标准,对岩体模型进行了量化。利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA模拟了155mm榴弹对5种不同完整级别岩体的侵彻,得出各种工况下岩体的von mises stress云图和弹体侵彻深度变化曲线。将模拟数据与别列赞公式计算值进行对比分析,得出了数值模拟时弹体侵彻深度的修正系数。     

基于非正交磁传感器组合的旋转弹体横滚角测试

针对微惯性传感器测量误差随时间严重发散且量程不能满足旋转弹体横滚角测量的要求,采用磁传感器组合对旋转弹体的横滚角测量及工程可实现性进行了研究。对于不同角度、位置安装的磁传感器,给出了其敏感轴上的数学表达式,并且利用两个非正交安装的磁传感器输出的极值之比与俯仰角呈固定关系进行姿态角求解。分析了产生奇异的条件和使用磁传感器进行横滚角测量的可行性,并对传感器布阵方案及解算方法进行了半实物实验。实验结果表明,俯仰角和横滚角的解算误差基本控制在1°以内,此测量方案适用于偏航角变化不大的旋转弹体。     

某常规弹载体感应磁场分布的仿真技术研究

在常规弹的地磁导航系统中,载体磁场是影响磁传感器测量精度的主要干扰因素。为了准确地对这一干扰磁场加以消除或者补偿,文中对载体磁场中感应磁场的分布规律进行了仿真研究。文中采用磁标量法求解磁场,研究了常规弹的三维静态磁场仿真技术,使用有限元工具ANSYS仿真得到了弹体上各点磁感应强度的数值解,根据绘制的云图和数据变化曲线图,分析得到了匀强磁场中弹体内部以及沿弹壁轴向和横截面上感应磁场的变化规律。     

弹体破片分布及破碎性系数计算

为了研究弹体破片分布与材料、炸药、壳体等的影响关系,以Mott模型为基础,通过切片的方法对弹体进行了理论分析.分析了破碎性系数B的主要影响因素,通过量纲分析得到了破碎性系数B计算公式.通过该公式得出了13 mm壁厚弹体破碎性系数,且得到破片数和破片质量分布,并与试验数据进行对比分析误差小于5％,是因为回收率和端盖的影响.提高破片回收率和排除端盖的影响,该破碎性系数计算公式可用于弹体破碎性分布计算.     

弹体强度设计的非确定性概率分析方法探讨

以概率统计为理论基础,探讨了一种综合采用有限元分析软件ANSYS和蒙特卡罗法对弹体强度失效概率特征分析的非确定性概率有限元分析方法.结合实例对炮弹弹体结构强度失效概率特征进行了分析计算,得出了弹体强度的失效概率以及各参数对结果影响的敏感度.     

基于 Fluent 的弹体气动特性计算与分析

应用仿真软件 FLUENT,研究了某型号弹体在不同攻角和来流马赫数的工况下的气动特性。湍流模型采用FLUENT 中的单方程模型解决壁面限制的流动问题。通过建立几何模型、划分计算区域网格、设置 FLUENT 中相关参数并进行多次迭代直到收敛,得到弹体对应工况下的升力系数、阻力系数和俯仰力矩系数,对仿真结果进行分析。结果表明,采用 FLUENT 仿真的方式能够较快地得到弹体的气动参数,为弹道设计提供依据。     

电磁炮弹丸遥测装置的电磁防护方法

针对处于电磁炮弹丸内的弹载遥测装置受强磁场的影响而产生的无线传输信道中断问题,提出了电磁炮弹丸遥测装置在强电磁环境干扰下的电磁防护方法。该方法采用导磁导电材料结合模式,设计了双层组合屏蔽体模型,利用FLUX电磁场分析软件计算不同方案下的磁场屏蔽效果。仿真结果表明,将导电材料置于屏蔽体外侧,导磁材料置于屏蔽体内侧,在给定的弹丸遥测装置尺寸内,遥测装置离弹尾距离越远,屏蔽效能越好,且将遥测装置放置于弹丸头部,屏蔽效能更优。     

一种高速旋转弹弹体磁场干扰的在线修正方法

滚转角的准确测量是受控高速旋转弹进行精确制导与控制的前提。然而,基于磁传感器的弹载地磁测姿方法因受到弹体磁场的干扰,会影响磁传感器测量的准确性。针对该问题,提出一种弹体磁场干扰在线修正方法,根据高速旋转弹飞行过程中可能受到的磁场干扰,建立磁场误差模型,通过旋转弹飞行规律约束,对磁传感器测量得到的磁场值进行实时修正补偿。通过半物理仿真试验验证,该方法可以有效降低测量误差,提高弹体滚转角估计精度。通过三轴飞行转台测量对该方法进行了验证,地磁测姿滚转角精度可以提高6倍。该方法仅需三轴磁传感器即可完成修正,步骤简单,修正时间极短,实时性好,精度高。     

基于ANSYS的位标器陀螺磁路分析

位标器陀螺磁路设计的好坏将直接影响陀螺的跟踪速度等诸多性能。某型号位标器陀螺的磁路在忽略各种漏磁的情况下，可以得到一个接近于最佳工作点的理论值。实际上ANSYS软件对磁路的三维数值仿真表明。该磁路设计并非最佳，工作磁场要比理论值低许多。给出了磁路的一种改进方案，并取得了较好的效果。     

矩形截面弹体法向气动力计算方法

对Jorgensen非圆截面弹体的计算公式进行了验证，推导出适合于矩形截面弹体的计算公式，并对两个具体外形进行了计算。计算结果和风洞实验结果比较，法向力系数误差在10％以内．可用文中所发展的方法进行矩形截面弹体的气动特性预估。     

不同材料弹体侵彻混凝土仿真分析

利用非线性有限元软件ANSYS／LS—DYNA进行了Ф80mm弹着靶速度为1500m／s时,材料为钢的弹体对普通混凝土、加钢板混凝土的侵彻仿真和材料为钨合金的弹体对普通混凝土的侵彻仿真,得到了3种模型下弹体的速度曲线和加速度曲线,结果表明：不同弹体与靶板材料对侵彻能力具有较大影响。     

基于快速互相关的跨声速弹丸测速方法研究

针对室内千米靶道内镜头式光幕测速系统无法对跨声速弹丸速度进行有效测量的问题,采用外弹道学理论与MATLAB仿真技术计算跨声速测速点弹丸飞行速度理论值,使用快速互相关算法处理镜头式光幕测速系统在测速点的弹丸过幕信号,得到该测速点的实测速度值集合,以理论速度值为参考,从速度值集合中选取接近理论值的速度并进行误差分析。采用5.8 mm步枪弹进行实弹验证,实验所得的接近理论速度值的实测速度与理论值之间的相对误差小于0.3%。该方法解决了由于弹丸激波作用测速光幕产生干扰信号带来的影响,为跨声速弹丸速度的准确测量提供一种新思路。     

低速弹体贯穿钢筋混凝土多层靶的破坏特性

为获取大尺寸弹体对4层钢筋混凝土薄靶的贯穿破坏特性,开展了实验与仿真研究。以300 mm口径平衡炮作为发射平台,驱动280 kg截卵形弹体以337 m/s低速正贯穿4层抗压强度为41.8 MPa的钢筋混凝土薄靶,发现靶板破坏区域由锥形前坑区和后坑区组成。在此基础上建立了弹体正贯穿钢筋混凝土薄靶的破坏模型,并对破坏特性相关因素进行了分析。建立了有限元数值仿真模型,采用有限元分析软件LS-DYNA对整个贯穿过程进行了计算。将数值仿真结果与实验结果进行了对比,结果表明：速度及动能消耗最大误差分别为0.82%和6.21%,一致性较好;建立的数值仿真模型可用于弹体对多层靶侵彻能力的预估。     

捷联惯导误差分析与误差补偿

捷联惯导系统中的误差分析可确定各种误差源对系统的影响,并根据精度要求可恰当分配惯性测量元件的误差差和选择合理的惯性器件。通过对捷联惯导系统中的误差模型进行分析,针对系统精度要求,进行误差分配。对系统误差补偿模型,进行标定实验,确定了本套系统误差补偿系数。最后通过弹道仿真,对不同水平和众多误差因数采用了均匀设计法,得到CEP值。     

水雷壳体静磁屏蔽效能的近似计算方法

从球壳屏蔽体和无限长圆柱水雷壳体壳屏蔽效能的计算公式出发,对比分析了2种屏蔽壳体的屏蔽效能随半径和厚度的变化规律,推导出以无限长圆柱壳屏蔽体来近似计算端面为球面的圆柱形的水雷壳体静慈屏蔽效能的近似计算方法,可用于水雷磁干扰屏蔽和消磁处理中。     

破片冲击起爆屏蔽装药的临界判据

为研究破片对带盖板屏蔽装药的冲击起爆问题,通过理论计算得到等效破片的直径与速度,结合Held 判 据得到破片冲击起爆屏蔽装药临界判据。用已有的实验数据验证了判据的正确性,并利用AUTODYN 软件进行仿真 比较,得到不同材料破片的临界起爆速度。仿真结果表明：通过该临界判据计算出的屏蔽炸药临界起爆速度和数值 模拟所得结果误差均小于2%,计算结果与实验数据计算结果基本一致。     

预制破片薄壁筒发射划痕现象分析

文中对炮弹弹体局部区域出现划痕现象进行了分析。通过建模,对钨柱杆进行了稳定性计算,并用ANSYS 软件对薄壁筒变形进行仿真,最后通过分析得出了造成这种现象的原因。