气缸张开式尾翼弹膛内时期气缸压力计算

为研究气缸张开式尾翼弹的膛内时期气缸充放气过程,建立了气缸压力模型,并与经典内弹道模型相联立,进行了模型可解性分析,得到了一种求解气缸压力随时间变化规律的数值方法。以100mm滑膛反坦克炮I型榴弹为例,仿真得到了气缸压力随时间的变化曲线,计算结果精度高,证明了这种算法的可行性;并在此基础上,分析了气孔横截面积、气缸容积对气缸压力的影响规律。研究结果为气缸张开式尾翼稳定装置结构的优化设计提供了理论依据。     

微小型制导弹药的尾翼气动特性研究

针对相同空间约束条件下鸭式布局微小型制导弹药尾翼气动设计问题,提出了弹出式尾翼与折叠式尾翼两种解决方案,完成了两种方案气动外形的三维建模,利用计算流体力学方法计算得出0.4～0.8Ma之间的气动特性,分析比较两者的阻力特性和升力特性,得到了折叠式尾翼对微小型制导弹药的增升效果优于弹出式尾翼的结论.在微小型制导弹药的设计过程中,可利用折叠式尾翼设计方法有效的提高微小型制导弹药的可用过载.     

基于全膛烧蚀磨损特征的火炮内弹道仿真研究

为提高烧蚀火炮内弹道仿真精度,在文献\[1\]火炮烧蚀内弹道理论基础上,保持火药几何燃烧定律、火药燃速定律和体现起始部膛线烧蚀的弹丸起动压力方程不变,通过对变炮膛截面积、变药室容积、弹后烧蚀容积增量等全膛烧蚀磨损特征的分析和计算,建立体现全膛烧蚀的弹丸运动方程和内弹道基本方程,从而建立烧蚀磨损内弹道模型。借鉴经典内弹道诸元解算方法,导出烧蚀磨损内弹道模型解算方法。以某火炮试验数据为例进行仿真烧蚀磨损内弹道计算,仿真结果表明：初速仿真值与试验值误差为0.9%,能够满足火炮工程实践3%的仿真误差要求;仿真精度优于文献\[1\]的火炮烧蚀内弹道方法,证明了所建立的烧蚀磨损内弹道模型和诸元解算方法是正确的,可用于烧蚀磨损火炮身管寿命预测。     

对定装式炮弹内弹道起始压力的分析讨论

对于药筒分装式炮弹，通常总是把炮弹弹带的挤进力作为起始压力。理论分析与实践表明，对于药筒定装式炮弹，既存在弹带的挤进力，又存在把弹头从紧口药筒上拔下来的阻力，且拔弹过程和挤进过程双是同时发生的。实例测试与计算表明定装式炮弹的起始压力的大小，就是拔弹力和挤进力两种阻力的迭加，从而避免了过去确定定装或炮弹内弹道起始压力的局限性。     

末制导炮弹膛内滞留热安全模型及相似分析

以末制导炮弹发射热安全为背景,根据弹丸不同部位受热方式,建立了末制导炮弹滞留预热身管受热的两维瞬态模型.根据相似理论采用方程分析得出了相似准则,并对不同传热方式在弹丸受热过程中所起作用进行了讨论.     

末制导炮弹膛内滞留受热模型及其数值仿真

以研究炮射末制导炮弹发射热安全性为背景,建立了末制导炮弹滞留预热身管中受热的一维瞬态简化数学模型,仿真了某大口径火炮在不同射击方案以及不同环境温度下,弹丸滞留身管中的温度响应过程,并预测了其安全停留时间,部分仿真结果得到相关实验的支持。建立的模型与方法对于弹丸发射尤其是末制导炮弹发射的热安全性设计与评估具有普遍的理论与实际意义。     

激光末制导炮弹欺骗式干扰的仿真

激光末制导炮弹欺骗式干扰仿真需建立其弹道、外部环境和欺骗式干扰等模型.弹道模型由炮弹无控自由飞段、惯性制导滑翔段和末制导段按比例导引制导率建立.外部环境模型据臭氧、水蒸气等对激光吸收透过率和云、雨、尘散射透过率建立.欺骗式干扰仿真模型由真假目标在导引头探测器上形成的激光弥散斑的能量建立.通过设定欺骗式干扰发射机位置和干扰发射功率、真假目标距离,采用Simulink仿真即可计算出炮弹的脱靶量.     

舰炮增程制导炮弹射程指标论证方法

针对舰炮制导炮弹中射程指标论证存在的问题,提出了一种射程指标论证方法。通过分析国内火炮射程 论证的方法及现状,结合舰炮制导炮弹的结构特点和工作原理,分别从水面舰艇对岸火力支援作战需求牵引、关键 技术发展水平的推动与制约进行综合平衡,提出了射程指标论证方法,在建立制导炮弹外弹道仿真模型基础上,开 展仿真与对比分析,得出射程指标。仿真结果表明,该研究可为大口径舰炮复合增程制导炮弹初步方案、相关技术 参数设计和射程论证提供参考依据。     

炮弹内弹道试验计算机仿真分析系统研究

利用工程数学的拉普拉斯方程、格林函数、傅立叶级数和欧拉算法,在经典和两相流内弹道模型的基础上,建立了针对小口径炮兵内弹道数学物理模型,利用软件开发工具进行编程,当炮弹弹丸和发射药的性能等参数输入计算机时,通过内弹道仿真软件系统进行计算和分析,得到炮弹内弹道性能,大幅度减少了实弹射击试验次数和科研成本.     

变体制导炮弹气动特性分析及弹道仿真

为使制导炮弹在不同飞行状态均保持较优的气动外形,提高飞行效率,增加射程,设计了一种变体制导炮弹,并开展气动参数计算、气动特性分析和弹道仿真等研究。首先根据设计指标确定变体制导炮弹的气动布局,通过迭代优化确定弹翼、鸭舵、尾翼的具体参数,并描述其控制方式和弹道特点; 随后利用工程化算法计算变体制导炮弹的气动数据,分析升力系数、阻力系数和静稳定度等参数与弹翼外形变化之间的关系; 最后根据气动特性分析的结果为所设计的变体制导炮弹制定变体方案,采用hp-自适应伪谱法,分别对变体制导炮弹和固定外形制导炮弹以射程最大为目标进行弹道优化。结果表明:所设计的变体制导炮弹满足设计指标,具有良好的气动特性和操纵性,弹道计算结果表明通过引入变体飞行技术可以使射程提升10%～22.5%,研究结果可以为今后变体制导炮弹的研究提供参考。     

火箭发动机与尾翼座共用尾翼结构在高膛压火炮膛内间隙影响因素

针对高膛压火炮发射时张开式尾翼座的膛内间隙影响因素及变化规律,基于有限元分析软件LS-DYNA对弹尾采用共用尾翼结构的典型增程类弹药膛内过程开展数值模拟.获得弹丸膛内每时刻的动力学响应,其中出炮口速度、转速与试验数据吻合较好.分析了共同尾翼结构中发动机壳体在不同屈服强度和预紧力加载下膛内发动机支座、壳体与战斗部底座的轴...     

某制导炮弹二维两相流内弹道性能分析与数值模拟研究

为了研究某制导炮弹二维两相流内弹道性能,简化两相流多维数值模拟中弹底运动边界处理的复杂性,提高运动边界处的计算精度,建立了基于任意拉格朗日欧拉方法的某制导炮弹内弹道二维气-固两相流模型,空间上采用具有TVD特性的高阶MUSCL类型的有限体积法对方程进行离散,时间方向采用4阶Runge-Kutta方法进行时间推进。通过拥有解析解的数值验证算例,验证了数值格式以及动网格生成方法的准确性。对某大口径制导炮弹内弹道膛内循环过程进行二维两相流数值仿真。模拟结果准确地反映了整个内弹道循环膛内两相流动特性及其发展过程,并与实验结果有较好的一致性。同时分析了不同点火因素对该制导炮弹内弹道性能的影响,为后续深入优化该制导炮弹内弹道性能及发射安全性提供了理论基础。     

考虑时空协同的滑翔制导炮弹单炮多发快速弹道规划

针对单炮多发应用场景,研究在时间、空间协同等多约束条件下的滑翔制导炮弹快速协同弹道规划问题。为平衡序列凸优化(Sequential Convex Programming, SCP)算法在快速性与最优性之间的冲突,提出一种改进的SCP算法;考虑到多约束条件下可行域较小、初值敏感性较高的特点,设计两种迅速且有效的迭代初值生成方案;为充分发挥弹群整体控制能力,采取集中式的协同规划策略,同步求解所有方程组,以达成全局规划目标。仿真实验结果表明,新算法能够较好地解决多约束条件下的协同规划问题,与现有文献中的常见算法进行对比,具备良好的收敛性能和较高的计算效率。     

滑翔制导炮弹气动-弹道综合优化方法

针对滑翔制导炮弹的气动、弹道设计问题,为有效提高炮弹的滑翔性能,本文研究了一种气动-弹道综合优化方法。该方法采用工程算法进行气动分析,采用自适应配点的Radau伪谱法进行弹道分析,可综合考虑气动外形的静态参数优化和滑翔过程中攻角控制规律的动态优化;利用Kriging模型建立了炮弹外形参数和性能指标(如射程、飞行时间等)之间的映射关系,实现了外形优化和弹道优化的紧密耦合,并利用组合加点准则不断更新模型直至收敛得出最优外形和最优弹道。本文分别以射程最大和飞行时间短/控制能量消耗小为目标函数,对某滑翔制导炮弹的鸭舵、尾翼外形参数进行综合优化。仿真结果表明,相较于基准方案,综合优化方案有着更优异的弹道性能,其中Opt-1方案使射程提高了37.8%, Opt-2方案在攻击固定目标时能有效减少飞行时间并使控制能量消耗降低46%,验证了该气动-弹道综合优化方法的可行性和有效性。     

库存弹药内弹道性能检测方法研究

论述了在没有标准弹和弹道炮的情况下,如何对库存弹药实施内弹道性能检测.通过对传统的检测方法的分析、研究,提出一种新的库存弹药检测方法.该方法不依赖传统的标准弹和弹道炮,通过发射前对火炮身管内径变化量的测量,可以确定在弹药检测中由火炮自身所引起的系统误差.对该主要误差进行修正,对其它次要误差通过制定规程严格控制,使其减小到最小,以取代传统当日修正量的修正方法.本文还以某加榴炮为研究对象,就实现新的库存弹药检测方法的技术途径及实施过程进行了分析和论证,最后给出具体的实施方法.     

锥膛炮内弹道建模与仿真计算

为了解决锥膛炮内弹道的建模仿真问题,在经典内弹道理论基础上引入了有限元分析方法和修正次要功系数方法。根据锥膛炮炮膛和弹丸的结构特点,将锥膛炮的内弹道过程分为第一直膛时期、锥膛时期和第二直膛时期。在运用LS-DYNA软件对锥膛时期弹丸裙环变形进行有限元分析的同时,结合MATLAB软件对其内弹道进行了建模仿真,得出了该锥膛炮内弹道时期膛压—时间曲线、速度—时间曲线。通过与全直膛炮的内弹道计算结果和试验结果比较,证明了所给方法的可行性。     

转速对低旋制导炮弹有控弹道的影响分析

转速是一对鸭舵控制低旋制导炮弹方案设计中的重要参数。阐述转速在弹丸飞行过程中的变化趋势,采用一对鸭舵控制的低旋尾翼弹为研究对象,建立有控弹道转速模型,根据该模型计算并分析转速对有控弹道特性的影响。数值仿真结果表明,转速对弹丸有控弹道各特性具有不同程度的影响。可为该类弹药的转速设计提供参考。     

末制导炮弹膛内过载影响因素数值分析

针对弹炮耦合情况下末制导炮弹在膛内过载问题,通过分析过载影响因素,建立了末制导炮弹与火炮膛线身管相互耦合的动力学仿真模型;考虑了末制导炮弹的弹体与火炮身管发生相互接触/碰撞,以及膛线对末制导炮弹的扭转及摩擦的影响;对末制导炮弹在约束期的过载情况进行了数值仿真。研究表明导引部长度以及弹带与膛线径向强制量对末制导炮弹在膛内过载具有一定影响。     

制导炮弹可控滚转执行机构模型分析

为解决可控滚转电动舵机在低旋尾翼弹上的应用,以舵体为研究对象,分析了作用在舵体上的力矩,建立了系统动力学模型; 在分析舵机结构的基础上建立了舵机机构的的动力学模型和系统动力学模型。在不同的工况条件下对系统模型进行了分析和验证,分析结果验证了系统动力学模型的正确性。仿真结果表明,该舵机降低了伺服电机功率及响应速度的要求,提高了舵面效率,为在低旋制导炮弹上的应用提供了一种新的解决方案及理论参考。     

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。