动力翼伞系统拟坐标形式的多体动力学建模

精准的翼伞空投着陆需要更接近实际的动力学模型。采用拟坐标形式的Lagrange方程,提出反映翼伞连接方式和相对运动的翼伞多体动力学建模方法。针对翼伞系统稳定飞行的运动特性,将其处理为伞衣、伞绳和载荷等多刚体系统。利用多项式形式表示伞衣下拉后缘时的气动力,附加质量影响处理为等效力,各体平动速度和角速度作为拟坐标,建立无约束形式的多体动力学方程。以某小型翼伞系统为例,仿真分析了单刚体和多刚体模型在下拉后缘、突风扰动和不同吊挂模式下伞衣与载荷的运动特性。仿真结果表明,所建模型有效反映了翼伞系统的相对运动,可通过改变连接方式提高载荷运动的稳定性。     

旋转伞-物体系统扫描角变化特性分析

导出了旋转伞—物体系统稳态扫描角及扫描角变化周期与系统转速、静态悬挂角、横向与纵向转动惯量比、物体质量以及悬挂点至弹体质心间距离的解析关系式。此关系式可用于旋转伞—物体系统的结构设计和运动参数分析。     

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。     

物伞回收系统运动稳定性分析

为了研究物伞回收系统的运动稳定性,建立了物伞系统的五自由度动力学模型,并对其纵向和横向的运动稳定性进行理论分析,得出一些参数对系统运动稳定性的影响.对纵向和横向运动进行小扰动仿真分析,得出了其响应运动形态,其结论可作为回收系统设计的理论参考依据.     

带扰流片旋转稳定弹动态稳定性

为发展一种新型弹道修正弹,以带扰流片旋转稳定弹为研究对象对其进行动态稳定性分析.推导带扰流片旋转稳定弹的动力学模型并简化得到其非齐次角运动方程,求得攻角在阶跃激励下的瞬态响应和稳态响应解析解.根据非线性角运动方程分析旋转弹结构参数、飞行参数和气动参数对系统分岔特性及稳定性的影响,通过数值计算分析带扰流片旋转稳定弹的修正...     

双翼型无伞末敏弹稳态扫描运动数学模型

双翼型无伞末敏弹的运动过程存在强非线性、大攻角、有奇异点等现象,用欧拉角方程描述双翼型无伞末敏弹的角运动学方程时可能会出现奇异点而导致退化,针对此问题,采用四元数表示双翼型无伞末敏弹的欧拉角和欧拉方程,建立了其稳态扫描运动的数学模型,并对稳态扫描运动进行了数值计算.结果表明,基于四元数法的弹道数学模型能够正确地反映双翼型无伞末敏弹的稳态扫描运动规律,形成所需要的扫描运动轨迹,在计算过程中不会出现奇点而发散,该动力学模型可以用于无伞末敏弹大幅度姿态运动的总体设计等研究中.     

旋转稳定二维弹道修正弹在固定舵作用下的角运动特性研究

为研究旋转稳定二维弹道修正弹在固定舵作用下的攻角及速度运动特性,建立了复数形式的角运动方程。推导了固定舵匀速转动时攻角的强迫运动解及固定舵产生阶跃激励时攻角的瞬态、稳态响应解析解;推导了有控时平均速度偏角的解析解,导出了平均偏角的幅值和相位角与固定舵参数的关系;提出了旋转稳定二维弹道修正弹在固定舵作用下的飞行稳定性条件。结果表明：二维弹道修正弹无控时应避免共振,有控时应限制攻角最大增量及平衡攻角幅值;有控时平均偏角的相位角较固定舵滚转角提前一个前置角。研究结果对旋转稳定二维弹道修正弹的飞行稳定性设计及制导方法研究提供了参考。     

单通道控制旋转弹角运动的复分析方法

针对单通道控制旋转弹存在气动力不对称,无法直接采用解析方法分析其锥形运动稳定性的不足,研究了其角运动模型和角运动复分析方法.通过在系统矩阵的不对称气动力项中引入比例因子,构建了单对称μ系数模型和对应的复攻角运动模型,并利用复分析方法对无舵偏、固定舵偏及正弦式舵偏情况下的角运动特性进行解析求解.对比分析单通道控制旋转弹的...     

固定翼双旋弹动力学特性分析

固定翼双旋弹作为一种特殊的弹道修正弹,在飞行过程中其前体弹道修正引信（CCF）和后体以不同转速绕弹轴旋转。根据固定翼双旋弹气动不对称的特性,推导出固定翼双旋弹的动力学模型,经过模型简化,得到其非齐次角运动方程,根据这个角运动方程对角运动特性和飞行稳定性进行了分析。结果显示：当CCF转速固定时,转速的大小和滚转的方向都会影响弹体的角运动特性,由于弹体的共振,不合理的转速可能引起角运动的不稳定;当CCF转角固定时,弹体可以获得与CCF的鸭翼安装角近似呈正比的弹道修正能力。对固定翼双旋弹的飞行稳定性判据进行了研究,飞行稳定性判据为固定翼双旋弹前后体转速和初始射角的设计提供了参考。     

旋转伞-子弹系统动力学建模与仿真

为了更精确地模拟旋转伞-子弹系统的运动,基于第一类拉格朗日方程,建立了5刚体动力学模型并进行仿真计算。将伞绳处理为阻尼弹簧,将伞、弹等处理为刚体,用质心坐标和欧拉角作为广义坐标表达各刚体的位置,给出了约束方程,求解广义力; 建立了伞-弹系统动力学方程。利用模型对伞-弹系统的零初速下落过程进行仿真计算,得到子弹的转速及扫描角变化曲线,并设计伞塔试验对计算结果进行验证。对某末敏子弹系统的稳态工作过程进行模拟计算,结果表明,5刚体模型能较真实地模拟末敏子弹稳态扫描段的弹道特性,可为智能弹药系统的总体设计提供参考。     

内装式空射运载火箭与载机分离研究

为了比较内装式空射运载火箭前向发射和后向发射的性能,在定性分析内装式运载火箭与载机分离过程的基础上,建立了内装式空射运载火箭采用前向发射和后向发射时的分离过程数学模型.其中运载火箭的数学模型是刚体运动模型,稳定伞的模型是质点模型,而伞绳的模型是弹簧阻尼系统模型.以此数学模型为基础,对两种发射方式的分离过程进行了仿真计算.结果表明,内装式空射运载火箭采用前向发射方式比采用后向发射方式具有较大的性能优势,但运载火箭的姿态控制是前向发射的技术难点.     

末敏弹二体运动模型计算中伞绳张力的求解

推导了末敏弹二体运动模型计算中伞绳张力的表达式，先建立伞体和弹体各自的质心运动方程组，再由伞弹连接点是伞弹共同这一约束出发，建立联系方程，最后求出伞绳张力，并将它代入末敏弹系统完整的运动方程组，联立求解，计算结果与试验实测结果有很好的一致性。     

复杂条件下军用装备定点投放的建模与仿真

为了对军用装备的投放操作进行指导,以牛顿第二定律为基础,根据降落伞和装备组成的伞物系统在空气中的受力情况以及空气密度与温度、气压等因素的关系,建立了复杂条件下装备定点投放的微分方程模型。分析了在降落过程中的速度、迎角、降落时间、落地位置与飞机飞行高度、速度以及降落伞的关系,并借助MATLAB软件对微分方程模型进行离散化求解与仿真,最后运用蒙特卡罗法加入随机因素对落地点进行预测。该研究对实际训练和作战具有很好的参考价值。     

封包绳提前断裂时主伞与伞舱口碰撞分析

分析了封包绳提前断裂状态下降落伞系统的运动特性,建立伞-舱组合体在拉直阶段的动力学模型,计算了主伞的运动轨迹,分析了拉出的主伞与伞舱口的碰撞情况．分析结果表明,封包绳提前断裂时,当主伞掉入伞舱中的长度小于26．45m时,在主伞拉出的过程中伞绳与伞舱口不相碰;当主伞掉入伞舱中的长度大于26．45m时,主伞在拉出过程中与伞舱口会发生碰撞,主伞与伞舱口碰撞的具体位置由主伞掉入伞舱的长度来确定．     

潜伏式武器水下减速着陆运动仿真

为了研究潜伏式武器采用减速伞结合舱段分离的方法实现水下安全着陆的可行性,建立了该武器使用减速伞减速及舱段分离着陆时的相关运动过程的数学模型,采用数值计算方法对该运动过程进行了仿真分析,得到了武器减速直至着陆过程中武器及其舱段运动的仿真结果,并对减速伞不同的开启角度对整个着陆运动过程的影响进行了分析。仿真结果表明:通过选择合适的减速伞开启角度、开启深度、舱段分离深度以及钢缆长度参数组合,基本可以实现武器的安全着陆。     

防空制导炮弹有控弹道动态稳定性分析

简述了弹丸动态稳定性的研究状况。针对一对鸭舵、尾翼稳定式防空制导炮弹,建立了鸭舵控制作用下的有控弹道角运动模型,采用李雅普诺夫直接法导出有控炮弹自由运动动稳定条件。通过求解角运动方程,分析了舵面偏转条件下的弹丸受迫运动稳定性,分别讨论了影响自由运动和受迫运动稳定性的因素。结果表明,舵面参数与弹丸转速是影响有控弹道动稳定的主要因素,须在气动布局参数设计和弹道设计时加以合理控制。     

气动参数对无安定器航弹弹道特性的影响

依据理想条件下的无安定器航弹刚体弹道模型,通过计算机仿真系统分析了无安定器航弹各气动参数对航弹质心运动和绕质心运动的影响.结果表明,阻力系数变化对无安定器航弹质心运动影响十分显著,升力系数对质心运动有一定影响,阻尼力矩系数和静力矩系数对航弹的角运动特性有较大影响,对质心运动影响很小.全面掌握了气动参数对无安定器航弹弹道的影响特点.研究结果对选择恰当的无安定器航弹弹道模型、建立科学合理的无安定器航弹投弹表编拟方法有指导意义.