自主水下航行器的分离运动安全性研究

为给自主水下航行器(AUV)的分离方式选择提供理论依据,对重力解脱方式和推冲分离方式下AUV的分离运动安全性进行了定量分析。考虑到载荷与运载体之间相互影响的差异,利用多刚体力学原理,建立了两种方式下的AUV分离运动方程。根据彻底分离后载荷与运载体之间的相对距离检测,提出了一种分离安全度模型。结果表明,当载荷的重力大于浮力时,前种方式下的分离安全度随着分离前速度或辅助推力的增加而提高,预定分离角过大或过小会使其降低;对于后种方式,在低速、大推冲力条件下其分离安全性较前种方式高,在高速时则可能导致碰撞。     

AUV载荷分离运动仿真研究

自主水下航行器AUV(Autonomous Underwater Vehicles)是由载荷和运载体组成的一个多体系统,在载荷被释放时要保证其不能和运载体发生碰撞.文中研究了AUV在水下进行分离的运动学、动力学机理,利用多刚体动力学方法,建立了相应的数学模型;考虑分离安全性的要求,对不同初始条件的载荷分离进行了仿真.文中的仿真研究将为AUV载荷分离研究具有重要的工程指导意义.     

自主式水下航行器载荷水下浮力解脱分离方法

携带正浮力载荷的自主式水下航行器( AUV)是由正浮力载荷和运载体组成的一个多体系统,在载荷释放时必须保证载荷不能与运载体发生碰撞。在研究AUV载荷分离运动数学模型的基础上,结合工程实际,提出载荷浮力解脱分离方法。仿真结果验证了在该浮力解脱分离方法下,载荷可以安全分离,且分离运动简单。该方法在工程上比较容易实现,具有工程参考价值。     

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。     

助飞鱼雷雷箭分离多体气动干扰特性研究

雷箭分离技术是火箭助飞鱼雷的关键技术之一。雷箭分离过程中多体气动干扰问题的研究是雷箭分离技术攻关的基础。通过计算流体力学方法,结合风洞试验对雷箭分离过程中的多体气动干扰问题进行分析。研究结果表明：分离壳体张开时,高速气流涌入,在前体、后体间发生阻滞而形成高压区,有助于前体、后体快速分离;高压区效应随着分离壳体张开角的增大而增强,随着前体、后体相对距离的增加而减弱,因此雷箭分离方案设计时,需选取恰当的前体、后体初始距离,以提高分离安全性;分离壳体对气流有汇聚和挤压作用,并且对侧向来流有屏蔽作用,因此分离方案设计时需充分考虑分离壳体对前体的气动干扰作用;侧滑角可导致左右分离壳体张开的不同步性,分离壳体张开角为20°时,1°侧滑角即可导致二者偏航力矩产生11%的差异。     

AUV载荷水下分离方法研究

文中建立可封闭求解的AUV分离运动方程,给出各种初始参数的计算方法;并基于该方程对某AUV的载荷分离进行仿真试验,仿真结果很好地反映了AUV的载荷分离运动.     

水下航行器载荷分离模型的建立与仿真

采用多刚体动力学、运动学方法，考虑水下运动多体系统受到的水动力作用的复杂性，建立了水下航行器的运载体和载荷分离的一种数学模型，并用MATLAB/SIMULINK对分离过程进行了仿真与分析，其结果与实验较为吻合，表明了该模型的正确性．     

捷联惯导系统动基座初始对准中的可观测性分析

用分段定常系统可观测性分析理论和方法对系统动基座初始对准时的可观测性进行分析.定性地得出了载体的各种机动特性对捷联系统对准过程可观测性的影响结果.采用卡尔曼滤波法, 对平台误差角进行了估计, 给出了仿真曲线.结果表明, 动基座对准过程中, 载体的线运动和角运动在一定条件下能提高系统的可观测性, 从而提高卡尔曼滤波器的估计速度和精度.这为研究捷联惯导系统的快速精确对准方法奠定了理论基础.     

双列角接触球轴承动刚度特性分析

为研究双列角接触球轴承动刚度特性,在双列角接触球轴承动力学分析基础上,建立双列角接触球轴承动刚度仿真分析模型。采用精细积分法和预估-校正Adams-Bashforth-Moulton多步法相结合的算法对双列角接触球轴承动刚度模型进行求解,分析轴承结构参数和工况参数对轴承动刚度的影响。分析结果表明：沟曲率半径系数对轴承动刚度影响较小,随着内、外沟曲率半径系数的增加,径向刚度略有增大,轴向刚度和角刚度相对减小;增加钢球数有利于提高轴承动刚度;轴向预紧量较大时轴承动刚度较高,但过大的轴向预紧会使轴承寿命降低,应合理确定轴向预紧量;随转速的增大,轴承动刚度先减小后增大,且转速较低时可近似以接触刚度代替轴承动刚度,转速较高时应综合接触刚度和油膜刚度求得轴承动刚度;外载荷对轴承动刚度有较大影响,加大径向载荷和轴向载荷有利于提高轴承动刚度,随着力矩载荷的增大,轴承动刚度变化较为复杂,但整体上,呈现先减小后增大的趋势。     

捷联惯导系统动基座初始对准研究

建立了捷联惯导系统动基座对准的误差模型,利用分段定常系统可观测性分析理论和方法对系统动基座初始对准时的可观测性进行了全面分析.并采用卡尔曼滤波技术,对系统在各种运动基座初始对准情况下的平台误差角进行了估计,给出了方差仿真曲线,比较了静基座与在这些运动情况下的卡尔曼滤波器的估计效果.仿真结果表明,在捷联惯导系统动基座初始对准过程中,可以通过载体线运动和角运动的改变来提高系统的可观测性和状态变量的可观测度,从而提高估计的精度和速度.     

基于嵌套网格的超声速子母弹分离数值分析

为研究超声速下子母弹分离流场和气动特性,采用嵌套网格技术和有限体积法离散求解三维黏性可压缩流的Navier-Stokes方程,同时建立6自由度刚体的运动学方程与动力学方程。将6自由度刚体运动与计算流体力学耦合,数值模拟超声速下子母弹分离过程,研究子母弹分离过程的流场特性和子弹初始分离状态（如子母弹初始分离时子弹飞行速度及其初始姿态角等）对其分离过程的影响。结果表明：嵌套网格技术可以很好地模拟超声速下子母弹分离的复杂干扰流场;超声速条件下,子弹脱开母弹时的飞行速度和子母弹初始分离速度越大,分离攻角越小,各个弹体之间可以更安全快速地分离。     

巡航导弹模拟靶平飞弹道设计

应用外弹道学、导弹飞行力学知识，提出了一种实现巡航导弹模拟靶无控平飞的设计方法，其主要思路是用予置平衡攻角α0产生升力抵消靶弹的重力，用发动机推力补偿速度损失，并用陀螺舵、上反翼、重心下移等措施防止靶弹旋转，形成平飞．算例表明这种设计可获得相对平直且距离满足要求的弹道．     

短靶室轻气炮实验中弹托分离技术研究

为了解决短靶室轻气炮实验中的弹托分离问题,设计了新型弹托结构和弹托气动分离装置.采用实验和数值模拟相结合的方法研究了弹丸速度和弹托分离范围与分离容器充气压力、筒长及弹丸初始速度的关系.研究结果表明,分离容器中充氮气压力0.2～0.5 MPa,弹速为1～2.5 km/s,在分离装置内能够实现弹托完全分离,弹丸飞行和击靶的姿态和稳定性较好,能够满足短靶室轻气炮实验的使用要求;充气压力增加,弹托分离角增大;弹速越高,分离效果越明显;短的分离容器更有利于降低由气动力造成的弹道偏差.     

基于 Autodyn 的单兵平衡抛射武器弹筒分离过程研究

由于单兵平衡抛射武器结构的特殊性，弹丸在出筒体前会有弹筒分离过程，这与传统武器系统有较大差异，且此过程速度快、分离过程复杂、扰动较大，为此文中在充分研究该武器结构特点和弹筒分离过程的基础上，运用Autodyn有限元仿真软件，对弹筒分离过程进行了仿真，仿真的结果与实际情况吻合性较好，可为研究该武器的弹丸速度等问题提供重要参考。     

预置舵角下超空泡航行体倾斜入水弹道特性研究

为了研究预置舵角下超空泡航行体倾斜入水弹道特性,开展了入水角为20°时的试验研究。超空泡航行体由空气炮加速获得入水初速度,采用高速摄像机记录入水空泡流型,同时由内测系统记录航行体的运动参数和尾部压力变化。对预置舵角为0°和20°时的试验结果进行对比分析,给出了预置舵角下航行体倾斜入水弹道特性,并进一步研究了不同预置舵角对弹道的影响。试验结果表明：预置舵角为0°时航行体以超空泡状态沿直线运动;预置舵角为20°时出现显著的尾拍现象,轴向力和法向力增大,弹道特征体现为偏向水面弯曲,航行体最终以双空泡状态航行,弹道偏转趋势提升;增大预置舵角有助于增强航行体的弹道偏转能力。     

基于四元数法进行发射车不调平瞄准控制

利用四元数法推导发射车不调平进行瞄准控制的起竖角和回转角,给出起竖角和回转角理论确定值计算式的推导过程,并与现有的修正方法进行了比较。研究结果表明,四元素法可以比较简单地实现不调平进行瞄准控制起竖角和回转角的解算,用于发射车不调平的瞄准控制。     

移动荷载作用下考虑纵向连接间隙的浮桥结构计算

基于弹性基础梁理论，建立了计算移动荷载作用下长浮桥竖向变位和桥跨弯矩的数学模型。在此基础上，根据变位互等定理和影响线理论，引入间隙角和转角影响线的概念，推导并证明了移动荷载作用下考虑纵向连接间隙的浮桥计算方法。该方法可以求解存在连接间隙的浮桥在移动荷载作用下的变位和受力情况。研究结果表明：连接间隙增大使浮桥的吃水增大，桥跨弯矩和桥节连接处受力减小；荷载移动速度增大，浮桥最大吃水和桥节连接处的受力都将增大；浮桥纵向连接间隙和荷载移动速度对于浮桥的变形和受力是不可忽视的，设计合理的连接间隙，对于优化浮桥结构至关重要；浮桥通载过程中，一定要按照限定的速度和载重通行，确保通行安全；模型计算结果与文献［16］中的数值计算和模型试验结果对比，具有较好的一致性。