某轻型牵引炮方向机刚度特性对弹丸起始扰动的影响

为研究方向机刚度特性对弹丸起始扰动的影响,以某轻型牵引炮为例,建立了弹炮耦合全炮发射动力学有限元模型,分析了不同刚度下的弹丸起始扰动,在建立的弹丸起始扰动目标函数的基础上,研究了方向机刚度对弹丸起始扰动的影响规律。结果表明:随着方向机刚度的增大,弹丸起始扰动逐渐减小; 该炮弹丸起始扰动随方向机刚度的变化呈现有利的变化趋势。     

影响弹丸起始扰动的火炮结构参数灵敏度分析与优化研究

弹丸起始扰动对火炮射击精度有重要影响,为了减小弹丸起始扰动,建立了某大口径轻型牵引炮弹炮耦合全炮动力学参数化有限元模型,由弹丸出炮口时刻弹丸的角位移、角速度表征弹丸起始扰动,构建优化目标函数,对火炮结构参数的影响程度进行灵敏度分析;同时利用径向基神经网络近似模型方法对弹丸起始扰动进行优化研究。结果表明,摇架臂板厚对弹丸起始扰动影响显著,优化后弹丸出炮口时刻弹丸角位移和角速度均明显减小。该结果可为火炮结构设计提供理论依据。     

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...     

迫击炮弹丸与身管配合间隙优化设计

针对迫击炮弹丸出炮口时的尾翼颈部折断问题,考虑弹丸前定心部与膛壁的摩擦,建立了迫击炮弹丸与身管耦合系统的有限元模型,对弹丸膛内运动过程进行了仿真计算,得到弹丸起始扰动,以出炮口时刻弹丸起始扰动的位移、角位移和角速度构建优化目标函数,以弹丸与身管配合间隙为设计变量,基于Isight软件提供的多目标优化方法对弹丸起始扰动进行优化设计,得出了相对最优配合间隙值。结果表明,迫击炮弹丸与身管配合间隙对弹丸起始扰动影响显著,优化后出炮口时刻弹丸质心位移、角位移和角速度均明显减小,该结果对迫击炮弹丸与身管的匹配设计具有一定参考价值。     

火炮回转质心对弹丸起始扰动的影响研究与优化

为了有效提高轻型牵引火炮射击精度,探索了火炮回转部分质心位置变化对弹丸起始扰动的影响规律;通过调节影响火炮回转部分质心位置的总体结构变量来间接改变质心位置,并在此基础上构建了火炮回转部分质心变化与弹丸起始扰动之间的参数化有限元模型;研究结果发现火炮回转部分质心位置变化对弹丸起始扰动具有较为明显的影响,在得到回转部分质心位置变化对弹丸起始扰动影响规律的基础上,利用遗传算法对火炮回转部分质心位置进行了优化,对指导火炮总体结构设计具有一定的指导意义。     

自行炮发射动力学研究

建立了自行炮发射动力学模型,研究了它的振动特性和增广特征矢量的正交性;给出了系统动力响应的求法;并对系统的振动特性、动力响应和弹丸的起始扰动进行了数值仿真,所得结果与试验结果吻合较好.     

转管炮旋转发射惯性对弹丸起始扰动的影响分析

研究转管炮发射时身管旋转所导致的惯性力、科氏力对弹丸起始扰动的影响,建立了同时考虑弹丸旋转惯性力和科氏力的半约束期内起始模型,估算了身管旋转发射时运动弹丸的偏角变化规律,结果表明旋转离心力和身管组半锥夹角导致的科氏力对弹丸起始扰动的影响,弹丸偏角随身管转速的增加而线性增加,特别是高转速时,由切向速度所引起的弹丸的偏角更大.这为转管武器的射击精度研究提供了参考.     

某型火炮弹丸质量偏心对弹丸起始扰动的影响分析

针对大口径火炮定型试验中出现密集度超差的问题,分析了影响弹丸起始扰动的重要参数,重点研究了弹丸质量偏心对火炮射击精度的影响.建立了基于接触理论的弹丸与身管耦合动力学仿真模型,并对弹丸质量偏心位移、速度和角速度引起的扰动进行了数值仿真.结果表明:弹丸质量偏心偏离炮膛轴线是造成炮口扰动的重要因素,建议在大口径火炮定型试验中严格控制弹丸质量偏心.     

高平机特性对弹丸起始扰动的影响分析

对螺杆气压式高平机平衡性能与螺杆-螺母接触支撑特性进行分析,研究平衡机特性以及高低机螺杆-螺母接触支撑特性对弹丸出炮口时刻运动状态参数的影响。通过建立全柔体弹炮耦合有限元动力学模型,考虑螺杆-螺母之间的接触/碰撞。以弹丸出炮口时刻俯仰和回转方向角位移、角速度、速度为因素,建立评估函数方程来评估对弹丸起始扰动的影响。结果表明当高平机系统处于平衡状态时,螺杆支撑螺母状态下弹丸起始扰动较小。高平机气体压强越小,对弹丸起始扰动影响越小。分析结果可为高平机结构设计优化提供指导,并为火炮射击精度分析提供参考。     

弹丸定心部与炮膛接触作用研究

建立定心部与炮膛碰撞作用模型,导出定心部上碰撞点速度改变的精确表达式。给出碰撞对弹丸运动参数改变影响的一组方程组,为弹丸的起始扰动研究提供了基础。     

基于正交试验的火炮上架多工况结构优化设计

为提高某大口径火炮上架刚强度,建立了火炮上架和摇架结构3种典型工况的有限元模型,进行静态刚强度分析,找出原上架结构存在的问题。通过正交试验得到各子工况最优权重系数组合,利用拓扑优化方法,寻求最佳材料分布,重新设计上架立板形状,修改上架筋板布局,并运用尺寸优化方法确定上架主要板件的厚度尺寸。优化结果表明,在结构质量减小的情况下,该上架各工况刚强度均有不同程度的提高,整体结构更加合理,实现了火炮发射载荷的更合理传递。     

某火炮上架结构改进设计

为解决某火炮上架刚度较差问题,利用基于传力路径下的结构优化设计方法,进行了上架改进设计。通过有限元静态刚强度计算,分析了原上架设计中的薄弱环节。运用拓扑优化方法找到结构的主传力路径,寻求最佳材料分布,修改了上架筋板布局。采用尺寸优化方法进行详细设计,确定了上架主要板件的厚度尺寸。对改进前后上架结构的刚强度进行了对比和分析,结果表明改进设计的上架刚度有较大幅度提高,最大位移减小了32.7%,左右耳轴室中心变位差减小了52.1%,且最大应力降低20.0%,而结构质量仅增加了1.9 kg,达到了改进设计目标。     

链式回转弹仓系统振动特性分析

为研究链式回转弹仓系统振动特性,根据弹仓刚体动力学方程,推导出主动链轮角位移解析解的近似表达式,在此基础上考虑弹筒侧壁的柔性,建立炮弹和弹筒碰撞模型,将板簧刚度及其安装位置作为设计变量,分析炮弹在运弹过程中的姿态扰动,进一步考虑连发射击条件下载弹量减小对弹仓运动规律的影响,得到电机驱动力矩的修正方法,并结合数值仿真结果验证方法的有效性。研究表明:利用拉普拉斯变换方法可以快速求解链轮转动角位移和角速度变化规律;仅考虑炮弹滑移的情况下,增大板簧刚度以及降低板簧的安装位置有利于控制炮弹晃动位移幅值;通过修正电机的驱动力矩,可以减小弹仓交接弹药的时间误差和炮弹在弹筒内的位置误差。研究结果对于弹仓系统的精细化设计具有应用价值。     

炮弹飞行运动状态的全局灵敏度分析

出于外弹道测试或导航控制等需要,常在炮弹上安装各种用于飞行状态测量的装置。由于炮弹在发射及飞行中的状态受到各种随机因素的干扰,直接影响弹载测量装置的输出。为了更好地开展试验设计及相关数据处理工作,采用三轴陀螺仪测量炮弹转动角速度、三轴加速度计测量弹丸加速度、磁力计测量炮弹姿态角的方案,以五自由度刚体弹道方程组为基础,采用基于蒙特卡洛打靶的Sobol’全局灵敏度分析方法,就3种传感器的输出对初速跳动、起始扰动等因素的敏感程度开展定量研究。定量分析结果表明,初始偏航角速率和初始俯仰角速率对陀螺仪沿弹体径向的输出、加速度计沿弹体径向的输出和磁力计轴向输出的影响较大,初速对陀螺仪轴向输出和磁力计沿弹体径向的输出的影响较大,阻力系数对加速度计轴向输出的影响较大。     

后坐体结构参量对弹丸起始扰动的影响

建立轻型火炮弹炮耦合有限元动力学模型,采用控制单一变量变化的方法,研究后坐体质量、质心位置、动力偶臂变化对弹丸起始扰动的影响.通过动力学计算,减小炮口制退器质量和动力偶臂以及保证后坐体质心位于前后支点之间对降低弹丸起始扰动是有利的,为轻型火炮后坐体结构参量合理匹配提供参考.     

车载火炮动力学仿真

火炮发射时，部件的弹性会影响炮口扰动的幅度，从而影响火炮射击精度。通过分析全炮的拓扑结构，在一定的简化基础上，根据固定界面动态子结构和拉格朗日方程进行柔体建模理论，利用ADAMS软件建立了车载火炮多柔体模型。在实际建模中，取身管、上架为柔体，其余部件仍取为刚体。考虑身管、上架的变形，对全炮进行了动力学仿真。研究了各个部件的弹性对火炮射击精度的影响程度。该动力学仿真可为车载火炮的总体设计和部件设计提供参考。