引信双自由度后坐保险机构动态响应特性分析

引信双自由度后坐保险机构是一种能适应低发射过载的典型后坐保险机构,但该机构的理论分析却一直不完善。针对模态分析法无法正确得出引信双自由度后坐保险机构位移响应数值解的问题,在对运动过程进行详细分析的基础上,讨论了该机构运动的数学模型及其求解初始条件,运用分段求解耦合微分方程组的方法得出机构位移响应。算例表明,理论分析及机构位移响应的数值解与工程研制试验结果一致。     

后坐机构平时安全性研究

本文对引信后坐机构(包括直线惯性保险机构与膛内发火机构)平时安全性的计算方法与运动特性进行了研究,指出机构在坠落时的运动行程与在引信体上测得的冲击加速度时间历程的积分——速度成线性关系,并给出了计算公式。本文还介绍了利用冲击加速度曲线,计算机构平时安全性的递归数字滤波法,并给出了计算机构位移响应谱的计算机FORTRAN程序(略)。     

极低过载引信无返回力矩擒纵后坐保险机构

针对极低发射过载下引信安全系统的环境利用和保险问题，采用一种无返回力矩钟表机构和质量重块相结合的后坐保险机构，通过结构参数优化和设计，对保险机构在勤务处理环境和发射环境下的运动特性进行了仿真分析。通过Adams动力学仿真表明，该机构在极低过载发射环境中效果良好，其勤务处理安全性和发射可靠性均能满足使用要求，解决了极低过载发射弹药使用后坐保险机构的适应性问题。     

引信磁后坐发电机保险片后坐保险机构保险和解除保险特性

针对磁后坐发电机保险片后坐保险机构在跌落冲击下的安全性和在发射冲击下的解除保险可靠性问题,利用商业软件LS-DYNA仿真分析了保险片材料、磁芯与磁芯托间隙不同情况下的响应,得到了保险片材料、磁芯与磁芯托间隙不同情况下遭受两种冲击时的变形时刻或剪断时刻,即引信磁后坐发电机保险片后坐保险机构的保险特性和解除保险特性。在磁芯托直径较大(较小)情况下,磁后坐发电机保险片后坐保险机构在发射环境中解除保险时间较短(长),在跌落环境下凹陷程度较大(小)。在设计磁后坐发电机保险片后坐保险机构时,在保证跌落安全前提下,保险片材料屈服强度越小,磁芯托内径越大,发电机磁芯受过载落底时间越短,发电能量越多。可为引信磁后坐发电机保险片后坐保险机构设计提供参考。     

摩擦对引信后坐保险件解除保险特性的影响

针对引信单自由度直线运动后坐保险机构设计优化问题，开展不同摩擦条件下侧压簧对惯性筒动态响应特性的影响研究。运用刚体动力学理论和ADAMS刚体动力学仿真软件，研究侧压簧即被保险件预压簧作用于后坐保险件上的摩擦力对后坐保险件在发射和跌落时动态响应特性的影响。得到有侧压簧即被保险件预压簧作用时后坐保险件在多种不同冲击过载作用下的位移响应和速度响应。研究结果表明：被保险件对后坐保险件的摩擦缓释效应有利于提高后坐保险机构的跌落安全性，而对后坐保险机构发射时正常解除保险影响十分有限；通过优化被保险件预压簧的预压抗力和/或被保险件与后坐保险件之间的摩擦系数，可使引信后坐保险机构的跌落安全性得到改善。     

引信经典后坐保险机构对过载时间的响应特性

为了优化设计引信后坐保险机构的保险和解除保险性能,应用刚体动力学理论和仿真软件ADAMS、LS-DYNA分析了引信经典弹性后坐保险机构和刚性后坐保险机构对不同后坐过载作用时间的响应特性,得到了不同后坐过载时间下两类后坐保险机构解除保险时间响应;两类后坐保险机构不同的解除保险时间表明两类保险机构对相同后坐环境响应特性不同;过载作用时间影响保险机构解除保险正确性;在后坐过载系数较大时,弹性保险机构和刚性保险机构均可能解除保险;在后坐过载系数较小时,无论过载作用时间如何变化,刚性保险机构均不能解除保险,而在过载作用时间较长时弹性保险机构会出现解除保险情况;因此,针对不同后坐过载作用时间应注意正确选择引信保险机构的类型。     

双行程后坐-准流体延期保险机构

针对电磁轨道炮引信长时高过载的后坐环境特征以及后坐保险机构为保证膛内安全性所引起的结构尺寸偏大的问题,提出应用于电磁轨道炮引信的双行程后坐-准流体延期保险机构。该机构采用惯性筒式结构,通过卡环的塑性变形抗力识别发射和勤务处理环境,与典型双行程后坐保险机构相比极大地减小了结构尺寸。后坐保险完全解除后才打开准流体的泄流通道,延期保险机构启动,泄流方向与爬行力一致,有利于泄流流畅。仿真计算和实验表明,双行程后坐-准流体保险机构满足解除保险可靠性前提下既能够保证平时的安全性和膛内安全性,又具有延期功能保证炮口安全。     

冲击载荷下磁流变阻尼器的设计与分析

自动武器的后坐阻力直接影响着武器的射击精度.为了改善武器反后坐装置的缓冲减振性能,通过分析自动武器的后坐运动,建立了冲击载荷下磁流变阻尼器的设计模型,确定了阻尼器的结构参数、控制策略,数值分析了在不同磁场强度、后坐速度下阻尼器的特性曲线,并在减振器示功试验台上进行了测试,试验数据表明,磁流变阻尼器具有很好的阻尼平台效应,可有效抑制冲击载荷的作用.研究结果对自动武器的后坐阻力控制提供了有价值的参考.     

双滑块驱动无返回力矩钟表机构特性研究

对双滑块驱动无返回力矩钟表机构进行了理论分析,在VisualNastran软件环境下进行了该机构参数最佳匹配规律研究。采用正交试验和仿真研究该机构中双滑块质量参数最佳匹配、拉簧刚度和惯性簧刚度参数最佳匹配。仿真和试验结果表明：该机构可以有效区分导弹正常发射过载与勤务处理干扰环境力;能有效避免单质量块后坐保险机构的钟表机构在冲击试验中存在断齿的问题;该机构下滑块质量与上滑块质量最佳比为7.96、拉簧刚度与惯性簧刚度最佳匹配为2.75,此时在冲击和震动试验中上滑块位移响应和速度响应最小。     

基于ADAMS的引信保险机构运动学建模仿真分析

针对某型破甲弹发生膛炸问题,对引起膛炸的原因进行故障树定性分析,利用ADAMS软件对该引信尾部的保险机构进行运动学仿真。得出回转体及三卡板角位移在初始速度为1 050 m/s下随时间变化的曲线,经分析发现弹丸在身管内同时具有推进运动和旋转运动,在此初速下存在回转到位有反转运动的可能,从而引起导爆、传爆机构工作不正常,导致膛炸。结果表明：该方法可被计算其他参数对其他引信保险机构可靠性的影响所借鉴,同时也为后续引信机构产品的设计改进提供依据。     

MEMS后坐保险机构存在的问题及解决方法

在模拟勤务处理跌落过程的锤击试验中,MEMS后坐保险机构已解除对离心滑块的约束,使后坐保险实际解除。为使问题再现,利用弹塑性非线性模型对后坐保险机构在跌落过程中的运动特性进行了仿真。仿真结果表明,在半正弦加速度脉冲作用下,弹簧上端拐角处发生了较大的塑性变形,导致弹簧伸长而使后坐滑块不能恢复至原位。针对此问题,通过对后坐保险机构的结构特点进行分析,提出了相应的解决方法,即后坐滑块须运动到位后才能完全解除对离心滑块的约束。     

引信MEMS后坐悬臂梁保险机构

针对现有MEMS引信后坐保险机构较为复杂,要求加工精度高等特点,提出一种MEMS后坐悬臂梁保险机构,利用有限元软件对该保险机构进行的动力学仿真表明:新的后坐保险机构以一对悬臂梁及其框架代替了其他机构中的带曲折齿的后座滑块、后坐弹簧、闭锁机构等模块,结构简单、加工精度要求低。     

人-枪系统中不同自动方式对枪械后坐作用影响研究

为了研究枪械在人-枪系统中后坐作用的特性和影响因素,基于不同自动方式下枪械的内弹道特性、后坐机理以及枪机运动,结合刚体动力学和碰撞动力学,分别建立了在立姿射击时,考虑人-枪作用的导气式和自由枪机式两种枪械后坐作用的动力学模型,并对枪械在人-枪作用过程中的后坐作用力、后坐速度、肩部水平位移等特征物理量进行数值分析和实验分析。研究结果表明：两种不同自动方式的枪械后坐作用力、射手的后坐速度和位移随后坐时间的变化规律、最大值出现的次数和时间并不相同。     

火炮反后坐装覃动力学耦合分析与优化

考虑火炮后坐过程中后坐部分与火炮其他部分的动力学耦合效应，推导出在反后坐装置作用下，火炮后坐运动基本方程组,建立了火炮反后坐装置动力学耦合模型。基于拉格朗日插值和四阶龙格-库塔法进行了数值求解。计算结果表明：由于火炮耦合运动的存在，后坐阻力规律与设计时后坐阻力规律相差较大，最大后坐阻カ小于设计时最大后坐阻力。基于动力学耦合模型和优化设计方法，以后坐过程中的最大后坐阻力最小为优化目标，节制杆各圆锥段直径为设计变量，火炮最大后坐长为约束条件，建立了后坐阻カ优化模型。优化算法采用遗传算法。优化结果表明：火炮后坐过程中后坐阻力曲线更加平缓，最大后坐阻力小于优化前的计算结果。     

永磁式电磁阻尼器磁性能解析计算及阻尼特性分析

Halbach永磁阵列作为一种新型的永磁体排列形式,以其优异的磁场利用率和自屏蔽性能逐渐受到广泛关注,以该永磁阵列为结构基础的电磁阻尼器相较于其他的结构形式表现出更好地磁场性能。以Halbach永磁阵列电磁阻尼器为研究对象,分析它的阻尼特性。首先根据阻尼器的结构形式建立了相应的数学分析模型,并利用分层理论对其进行了解析推导,同时建立有限元模型,并进行了互相印证。计算结果表明,初级与次级相对速度到达临界速度值时电磁阻尼力最大,若相对速度继续增大电磁阻尼力反而减小。通过引入火炮后坐运动方程,分析强冲击载荷下电磁阻尼器的电磁阻尼力、后坐速度和后坐位移规律,确保在后坐过程中后坐速度不超过临界速度。通过有限元法研究了不同气隙宽度和内筒厚度对电磁阻尼力的影响,结果表明电磁阻尼力随着气隙宽度的增大而减小,内筒厚度过大会导致电磁阻尼力曲线呈现出“马鞍”型。合理地选择结构参数能够避免退磁现象,确保所设计的电磁阻尼器能够满足使用要求,为电磁阻尼器的设计提供了参考。     

步枪系统发射过程的动力学建模

为探讨步枪系统发射过程中的准确物理参数,以牛顿第二定律和内弹道学计算公式为理论基础,建立其动力学数学模型.利用该模型计算了内弹道时期和后效期全枪系统的后坐力、后坐位移、后坐速度、角速度和角位移,以及枪机组件的运动位移和速度.计算结果表明,最大后坐速度和最大后坐力均发生在枪弹飞离枪口时,最大后坐位移发生在火药气体作用的后效期.该方法为步枪系统发射动力学的理论研究及其数学建模探索了一条新路径,对同类系统发射动力学特性的进一步分析探讨具有参考价值.     

基于虚拟样机技术的某舰炮自动机动力学仿真

为了解某舰炮设计时自动机的动力学响应,在对该舰炮自动机工作原理分析的基础上,利用动力学仿真软件ADAMS建立了该自动机的虚拟样机,在建模中弹簧为柔性体,其余所有构件都作为刚体来处理,构件间的接触和碰撞全部用施加实体-实体接触力来模拟.基于虚拟样机对自动机一个射击循环进行了动力学仿真,得到了各个构件的运动曲线,仿真计算得出的后坐位移和后坐速度-时间曲线与实测曲线比较接近,证明所建立的虚拟样机是可信的.     

基于ADAMS 的某航炮动力学仿真分析

为减小航炮在发射过程中的最大后坐冲击载荷,对某航炮虚拟样机进行建模及仿真分析。在Solidworks 中建立该航炮的3 维模型,基于刚柔耦合动力学理论,借助动力学仿真软件ADAMS 建立该航炮虚拟样机模型,在 此基础上对航炮进行仿真分析。仿真结果表明：航炮缓冲装置结构参数的合理设计能够达到减小后坐冲击载荷的目 的,对航炮其他结构参数的优化设计有一定参考价值。     

MEMS后坐保险机构在高冲击环境下的失效模式

针对金属基MEMS后坐保险机构在高冲击环境下的作用可靠性问题,采用瞬态动力学方法对MEMS后坐保险机构在发射和跌落环境下的失效模式进行了仿真及马希特锤冲击试验。仿真和试验结果表明,在发射环境下,当MEMS后坐保险机构的卡头进入卡槽时,在卡头翼片的转弯处会产生较大的塑性变形,易造成卡头不能被可靠锁定的失效模式;在跌落环境下,由于弹簧上端拐角处发生了较大的塑性变形,使后坐滑块不能在弹簧回复力的作用下恢复原位,导致后坐滑块已实际解除对离心滑块的约束。最后,对MEMS后坐保险机构中易产生塑性变形的原因进行了分析。     

引信保险机构双环境力加载模拟装置

针对炮弹发射时受到后坐高冲击和旋转高离心双环境力的连续加载,使得其加载过程难以近似模拟的问题,设计了引信保险机构双环境力加载模拟装置。该装置运用储能飞轮、高速碰撞以及旋转离心激励,通过调节转盘的转速和碰撞介质,可以调整过载加速度的幅值和脉宽。试验结果表明,该装置对引信保险机构可实现后坐冲击过载达上万g、旋转离心过载达上千g的双环境力的连续加载模拟。