旋转弹丸马格努斯力数值计算

旋转弹丸、导弹的设计和弹道计算都要求准确计算弹丸的侧向力、力矩-马格努斯力、力矩。采用时间相关法求解N-S方程(Navier-Stokes equations)来模拟某旋转弹丸的流场，以给定物面切向速度的无滑移边界条件来实现对旋转的模拟，计算了弹丸的马格努斯力、力矩，分析了其与转速、攻角的关系，计算结果与实验结果吻合得很好。     

火炮身管的横向振动

将火炮简化为悬臂梁,考虑剪切变形、回转惯性力矩、火炮后坐加速度、弹丸惯性力矩和陀螺力矩等的作用,得火炮身管横向振动的二阶偏微分联立方程。可用于确定内膛弯曲度、身管热变形、弹丸偏心率、内弹道诸元和身管结构等对射弹散布的影响。     

非线性力矩作用下气动偏心弹丸强迫圆锥运动稳定性条件

为了指导无伞末敏弹等气动非对称弹丸的结构设计和气动设计,建立了气动偏心弹丸在三次方非线性静力矩和二次方非线性赤道阻尼力矩作用下的攻角方程,运用平均法求解了方程的近似解析解及其线性变分方程。在此基础上,根据Hurwitz判别准则,得到了气动偏心弹丸做强迫圆锥运动的渐近稳定条件,分析了该条件的物理意义,并应用数值计算算例对该条件进行了验证。结果表明,当自转角速度和气动偏心角满足一定的约束条件时,三次方非线性静力矩和二次方非线性赤道阻尼力矩作用下的弹丸可以实现固定攻角的稳定强迫圆锥运动。     

陀螺力矩的力学实质及陀螺效应对弹丸运动规律的影响

提出了旋转稳定炮弹陀螺力矩的统一表达式，论述了其力学实质，分析了陀螺效应对弹丸运动规律的影响，讨论了传统的陀螺力矩与本文的陀螺力矩的差别及其引起的弹丸运动规律的差异。指出这种差异在大射角时是显著的，应加以考虑。     

基于PID控制的二维弹道修正弹仿真

为了验证某二维修正弹的修正过程,采用三维建模、动力学和运动学的联合仿真,得出了弹丸的气动特性和整个修正过程。重点分析了基于PID控制的弹道修正过程中对舵片的控制,得出在弹丸修正过程中目标姿态的控制是弹道修正技术的关键。由气动特性分析可知:弹丸阻力系数随着马赫数的增大先增大后减小,在亚音速下弹丸的阻力系数最大;弹丸升力系数和偏航力矩系数随攻角的增大而增大,同一攻角下偏航力矩系数随着马赫数的增大而减小。     

中大口径火炮弹丸外弹道空气动力作用下引信旋松可能性

为了研究中大口径火炮弹丸在外弹道飞行时弹道炸由引信旋松引起的可能性问题,应用FLUENT软件仿真与理论分析,得到了76 mm口径舰炮弹丸在外弹道上飞行时在空气动力作用下引信所受的各种力和力矩系数,由此进一步得到了引信旋松判据所需力矩。对比这些力矩表明,在不考虑微观振动效应的前提下,76 mm口径舰炮弹丸在外弹道飞行阶段不会使引信相对于弹体发生相对转动。     

在非线性恢复力矩作用下尾翼式弹丸运动的稳定条件

本文应用椭圆积分求解在非线性恢复力矩作用下尾翼式弹丸平面运动的攻角微分方程,给出了六种稳定周期运动条件,分析了非线性恢复力矩对尾翼式弹丸运动的影响,最后从理论上对迫击炮弹发生近弹的原因作了初步的讨论。     

鸭舵机构对旋转弹丸气动特性作用研究

针对普通高速旋转弹丸低命中率问题,建立了有舵弹丸与无舵弹丸数值仿真模型.仿真研究了有舵弹丸相对无舵弹丸关于阻力、升力、滚转力矩及其系数以及射程和横偏的影响,结果表明:在保证弹丸飞行稳定的基础上,有舵弹丸在减旋情况下相对于无舵弹丸射程、射高、横偏减小;适当控制鸭舵姿态可以修回安装鸭舵机构带来的射程损失,同时对发生偏离弹丸进行有效修偏.     

鸭舵机构对旋转弹丸气动特性作用研究

针对普通高速旋转弹丸低命中率问题,建立了有舵弹丸与无舵弹丸数值仿真模型.仿真研究了有舵弹丸相对无舵弹丸关于阻力、升力、滚转力矩及其系数以及射程和横偏的影响,结果表明:在保证弹丸飞行稳定的基础上,有舵弹丸在减旋情况下相对于无舵弹丸射程、射高、横偏减小;适当控制鸭舵姿态可以修回安装鸭舵机构带来的射程损失,同时对发生偏离弹丸进行有效修偏.     

对弹丸膛内运动状态及其处理方法的讨论

本文给出了弹丸在膛内运动状态的判据,讨论了在各种运动状态下对弹丸运动的处理方法;导得了各种运动状态下弹丸前定心部所受炮膛接触力及其力矩的表达式。     

弹丸锥形运动对半捷联稳定平台稳定性的影响分析

为解决弹丸锥形运动的存在导致半捷联稳定平台摆动角速率增大的问题,对带动稳定平台发生摆动的轴承摩擦力矩变化规律进行分析。以SKF轴承摩擦力矩计算模型为基础,用龙格库 塔法对弹丸锥形运动情况下的轴承摩擦力矩进行仿真,结合文献［1］分析的稳定平台工作原理得到锥形运动情况下半捷联稳定平台摆动角速率的理论值。为了对理论分析验证,进行了地面半物理试验,将试验数据与理论仿真数据的频谱分析结果对比,发现二者都存在频率与幅值相一致的高低频段角速率,且低频角速率的频率恒定,高频角速率的频率与弹丸滚转角速率的频率一致。从而说明半捷联稳定平台摆动角速率的增加是由于弹丸锥形运动导致稳定平台俯仰角以及轴承所受压力发生变化,引起轴承摩擦力矩随弹丸滚转角速率同频变化,最终使稳定平台叠加高频角速率所致。     

一种非对称双翼结构弹丸减速导旋特性试验研究

非对称双翼结构弹丸利用两个大小不同的刚性翼片提供非对称的气动力和气动力矩使弹丸形成所需的稳态扫描运动.为了分析非对称双翼结构弹丸的减速导旋特性,文中设计了一种非对称双翼结构弹丸的高塔投放试验方法,通过改变翼片形状、翼片面积及翼片布局,分析了不同非对称双翼结构对弹丸实现减速导旋性能的影响.     

弹丸在膛内的一般运动微分方程

本文建立了非对称弹丸在考虑火炮运动的膛内的一般运动微分方程组;推导了非对称弹丸在膛内所受的力和力矩的具体表达式;该方程组可用于对弹丸的任何膛内运动状态(定心部不与膛壁接触、与膛壁碰撞、贴膛)的运动进行求解,进而可计算弹丸的起始扰动.最后给出了解除弹丸质心的移动与绕心转动微分方程的耦合的弹丸运动微分方程。     

远程火炮弹丸起始扰动的动力学特性

为研究远程火炮射击时弹丸起始扰动的形成机理,基于凯恩动力学方法建立火炮动坐标系下弹丸动力学模型.基于该模型提出火炮运动环境下的弹丸运动描述方法,给出弹与炮相互作用力和力矩的表达式.结合工程实际,对弹丸在发射过程中运动规律进行理论研究.通过仿真验证弹与炮间隙、弹丸质量偏心、膛内火药气体泄漏以及身管弯曲、身管弹性振动和炮架...     

弹丸外弹道及引信活击体爬行力数值仿真

针对惯性触发引信设计过程中引信零件爬行力计算问题,分析了引信及弹丸在外弹道飞行时的受力情况,运用计算流体力学软件（FLUENT）对弹丸空气动力进行了仿真分析,得到了弹丸在外弹道飞行的阻力和翻转力矩。再由虚拟样机软件（ADAMS）对弹丸整个飞行过程进行模拟计算,得到弹丸在整个外弹道的稳定性情况、飞行轨迹和引信活击体受到的爬行力。所得结果和分析对弹丸外弹道分析及引信惯性触发机构的设计和研究具有一定参考意义。     

弹丸斜侵彻混凝土介质的分析计算方法

应用刚体运动理论建立了弹丸斜侵彻混凝类坚实介质的分析计算模型 ,推导了弹丸运动过程中作用在弹丸上的力和力矩表达式 .并应用 MFC类库语言设计编制了基于 WINDOWS3.2的弹丸斜侵彻混凝土介质的分析计算软件 ,通过对弹丸斜侵彻过程中的动力学特性分析 ,它给出了弹丸斜侵彻的弹道曲线、质心速度时间历程曲线、质心轴向过载时间历程曲线、质心横向过载时间历程曲线、攻角时间历程曲线和倾角时间历程曲线 ,这为弹药战斗部设计及引信设计提供了重要依据     

高速旋转条件下的弹丸气动特性研究

为了能定量揭示弹丸旋转对马格努斯效应的影响,数值模拟了旋转弹丸在不同来流与转速条件下的流场分布,分析了马格努斯现象的产生机理,以及通过弹体表面压力分布分析了旋转对各气动力的影响,得知旋转对升阻力影响很小,可忽略不计; 得到了攻角、马赫数以及转速变化时马格努斯效应对弹丸表面压力分布的影响。结果表明,弹尾部是影响马格努斯效应的主要部位,小攻角情况下马格努斯力及力矩系数随攻角及转速呈线性变化,而随马赫数增大,旋转效应对弹丸影响越来越小。提出并验证了适用于小攻角、超声速情况下马格努斯力及力矩系数的经验公式,可为相关旋转弹丸的改进与设计提供指导。     

弹头引信外形对小口径亚音速弹气动特性影响

为了为弹丸总体优化设计提供参考,应用FLUENT仿真软件仿真研究了弹头引信外形对小口径亚音速弹丸气动力特性的影响,得到了头部形状为单一圆台形、组合圆台形和半球形的三种弹丸在不同攻角、不同马赫数下的阻力系数、升力系数、俯仰力矩系数和压力中心变化规律。结果表明:攻角对阻力系数、升力系数影响不明显。马赫数小于0.7时,头部形状为半球形的弹丸阻力系数最小、升力系数最大;马赫数大于0.7时,头部形状为组合圆台形的弹丸阻力系数最小、升力系数最大。     

弹炮耦合问题的理论模型

用基于Kane方程Huston方法建立了较为完善的研究弹丸与炮管耦合问题的动力学模型.模型中将炮管处理为运动支撑上的悬臂梁,取其前N阶正则模态计算炮管各断面中心的变形和转角.弹丸处理为刚体,弹带中心沿炮管轴线平移和绕炮管轴线转动.弹丸可有偏心,其转动和平动的关系由膛线缠角确定.弹底和膛内除作用有火药气体压力外,弹丸和炮管间还作用有摩擦力和摩擦力矩.利用该模型,可以更精确地分析弹丸发射过程.     

空气动力非对称弹丸大攻角旋转共振运动研究及应用

弹丸旋转时,空气动力非对称会对弹丸的角运动产生周期性的强迫干扰,在一定条件下,可以形成弹丸纵轴相对于速度矢量成一定角度的旋转运动,这种旋转运动可用于实现无伞末敏弹的稳态扫描。在考虑弹丸所受非对称空气动力与其他力和力矩的前提下,建立了弹丸的运动微分方程,推导出了复数形式的攻角方程。以攻角方程为基础,探讨了弹丸形成稳定旋转共振状态的条件。针对某空气动力非对称弹丸进行了仿真计算,结果表明：空气动力非对称弹丸在一定条件下可以形成旋转共振运动,为无伞末敏弹的气动设计提供了理论参考。