某霰弹枪自动机运动特性分析

为了解不同自动方式对自动机运动特性的影响,以某霰弹枪为例进行自动机运动特性分析.介绍自动机的自动原理,利用三维建模软件与ADAMS动力学仿真软件建立虚拟样机模型,确定构件间的约束关系、摩擦、接触以及工作载荷,进而分析膛压、惯性簧刚度、约束弹簧刚度等因素对霰弹枪自动机运动特性的影响规律.分析结果表明:膛压、惯性簧刚度以及枪身约束弹簧刚度对该自动机影响较小,不同情况下自动机均能够可靠稳定工作;但是弹簧阻尼约束与实际射击过程中人枪相互作用有一定差异,需要进一步研究.     

静压止推气浮轴承动特性的微扰动法研究

为了实现对静压气浮轴承的动特性进行研究,提出并设计了一种具有可变截面积均压槽的静压气浮轴承,结合气浮轴承的力学振动模型采用微扰动法建立了气浮轴承动态控制方程,运用有限差分法对气浮轴承动态控制方程进行了数值求解,得到了气浮轴承的动态刚度和阻尼。计算结果表明：当振动较小时静压止推气浮轴承的动态刚度值与静态刚度值相当,在气膜间隙为5.5 μm左右时,气浮轴承的动、静刚度均达到最佳值;在同一供气压力下,随着气浮轴承气膜间隙的增大,其动阻尼呈非线性减小,气膜间隙对气浮轴承动阻尼系数的影响较大。     

考虑阻尼和行星传动齿轮啮合刚度的动力传动系统动态特性

基于阻尼、齿轮啮合刚度的动力传动系统动态特性研究,可以更加准确、全面获取动力传动系统的固有特性,为动力传动系统优化匹配和系统动力学参数优化设计奠定基础.基于拉格朗日方程建立考虑发动机、联轴器等部件的阻尼参数、行星传动齿轮啮合刚度扭振动力学模型.通过复模态求解,对动力传动系统固有模态(复特征值、复特征向量)的物理意义,以及阻尼对系统固有特性的影响进行了分析.创新性地提出了复模态振型的表示方法,理论计算分析证明阻尼对动力传动系统固有特性的影响不容忽视.考虑阻尼参数,可获取更加准确的动力传动系统固有特性计算结果,支撑动力传动系统开展优化匹配;动力传动系统行星排考虑齿轮啮合刚度,可提取行星排齿轮传动固有特性,为行星传动固有特性与齿轮自激励优化匹配奠定基础.考虑阻尼和齿轮啮合刚度的动力传动系统动态特性研究具有一定实用价值.     

位移相关减振器对车辆悬架特性的仿真研究

针对减振器在高频激励下存在的发热问题,提出了一种阻尼特性与位移相关的叶片式减振器,即在减振器静平衡位置设计附加通道,改变减振器的阻尼特性,以降低发热功率.利用MATLAB/Simulink建立了二自由度悬架振动模型,在特定频率的路面激励下针对不同的附加通道尺寸对车身加速度、悬架动挠度及减振器发热功率进行了仿真分析.结果表明：在车辆悬架上用阻尼特性与位移相关的减振器,可以有效地降低发热量.     

环形燃烧室中凹腔对C2H4/Air旋转爆轰流场影响的数值模拟

为研究环形燃烧室中凹腔对旋转爆轰流场的影响,通过在开源计算流体动力学软件OpenFOAM框架内求解Navier-Stokes方程,对C₂H₄/Air旋转爆轰燃烧室（RDC）进行三维数值模拟研究。保持进气总压为0.6 MPa,分别在总温300 K、600 K和800 K条件下对比同轴圆环形和凹腔基环形两种构型RDC的主要流场特征,研究凹腔对旋转爆轰波传播特性的影响,定量分析不同热释放速率下消耗的燃料占比,对比了不同热释放速率下消耗的燃料比例。结果表明：对于凹腔基环形RDC,在凹腔内存在回流区,导致在凹腔上游流速缓慢,但在凹腔收缩段流动明显加速,RDC出口的面平均马赫数大于与之对应的同轴圆环形RDC;受燃料向RDC出口和凹腔内壁方向侧向膨胀的影响,相对于同轴圆环形RDC,爆轰波在凹腔基环形RDC中传播时具有更高的速度亏损;部分新鲜燃料与燃烧产物在凹腔内混合,提高了爆轰波波前反应物的温度;在相同进气条件下,同轴圆环形RDC以爆轰形式消耗的燃料占比更多。所得研究结果对RDC的结构设计和优化具有一定的指导意义。     

环形金属橡胶径向阻尼耗能机理研究

典型环形金属橡胶由于优异的环境适应性和阻尼减振特性被广泛应用于航空航天、轨道交通、海洋舰船等的极端服役环境中,其径向力学行为由于兼容了结构阻尼和材料本征耗能特性及阻尼耗能机制与细观结构之间的关系不明确.本文采用数值模拟与力学试验相结合,研究环形金属橡胶径向压缩的细观耗能机理,以及损耗因子与压缩位移、密度的关系.结果表明:随环形金属橡胶径向压缩位移增大,损耗因子下降;径向压缩位移较小时,随密度增大,损耗因子增大明显,而当径向压缩位移超过某一阈值,随密度增大,损耗因子趋于稳定.本研究对具有环形金属橡胶阻尼元件的减隔振器设计与性能分析提供一定参考.     

多管火箭炮阻尼特性研究

多管火箭炮系统阻尼是系统动态响应的重要参数,对连射时序和射击间隔有着重要的影响.针对多管火箭炮的典型结构,从理论上分析了影响系统阻尼特性的典型因素,运用多体动力学方法建立的计算模型进行仿真分析,仿真结果与理论分析一致.研究结果表明发射装置起落架与回转体间约束副的摩擦效应、起竖油缸阻尼效应、部件的弹性变形对多管火箭发射时的阻尼特性有着决定作用,而金属结构的材料阻尼特性对发射时的系统阻尼影响较小.     

缓冲装置不对称对自动机特性的影响

针对缓冲装置两侧不对称对自动机特性的影响,对其进行分析。运用键合空间理论建立自动机的键合空 间拓扑结构图,分析缓冲装置弹簧初力、弹簧刚度、后坐阻尼和复进阻尼的不对称对自动机的后坐动态特性和立靶 密集度的影响。计算分析结果表明：该分析得出了各因素对自动机最大后坐位移、最大后坐力和立靶密集度的影响 规律。     

环形腔对燃气弹射初容室二次燃烧影响数值研究

为了研究环形腔对燃气弹射初容室内二次燃烧的影响,采用RNG k-ε湍流模型、有限速率/涡耗散燃烧模型和域动分层动网格技术,建立了考虑导弹尾罩运动的初容室二次燃烧流动模型。在与无环形腔弹射装置实验数据对比验证的基础上,数值研究了有/无环形腔和环形腔不同开口方向初容室流场、弹射内弹道和载荷变化规律,分析了环形腔降低二次燃烧冲击的机理。结果表明：从流场结构来看,增加环形腔结构改变了燃气流扩散方向,减小了燃气与空气的接触面积;含有环形腔流场增加的回流区域降低了尾罩底部二次燃烧产生的压强峰值。从内弹道角度来看,与无环形腔相比,环形腔开口向上时,导弹加速度变化平缓,出筒速度减小5.9%,出筒时间推迟4.5%.     

减振器动刚度特性研究

动刚度特性是减振器设计及选型的重要指标,通过改变减振器刚度和阻尼,使系统避开共振区间,以发挥减振器最佳减振效果是目前的研究重点。针对目前减振器动刚度特性研究较少的情况,提出一种减振器的动刚度计算方法。通过静力实验获取加载和卸载的变形-力曲线,拟合得出减振器静刚度值;根据静刚度值和单自由度系统动刚度计算公式获得动刚度随频率变化规律;设计减振器动刚度验证实验。研究结果表明：该动刚度计算结果和实验结果吻合情况较好,误差平均值在6%以内,可为实际工程的减振器选型及应用提供参考。     

油气弹簧力学特性分析与试验研究

针对叠加阀片的阻尼阀结构,给出了基于等效厚度法则的阀片变形计算方法,推导了缝隙参数与阀片变形量之间的函数关系式。研究了环形缝隙节流的解析计算,运用流体力学速度边界层理论推导了紊流状态下的缝隙流量表达式。联立范德瓦尔实际气体状态方程,建立了单气室油气弹簧的数学模型。仿真分析了系统弹性力和总输出力随位移的变化关系,与试验数据比较验证了推导过程的正确性。对比研究了相关结构参数对系统输出力的影响规律,为阻尼阀的精确设计提供了参考。     

开口向上的环形腔宽度对弹射载荷的影响

为了研究开口向上的环形腔宽度对低温燃气弹射初容室内载荷的影响,采用计算流体动力学方法,结合SST湍流模型、有限速率／涡耗散燃烧模型和域动分层动网格技术,建立密闭空间导弹弹射过程二次燃烧模型。在与实验对比验证的基础上,结合数值模拟研究了开口向上的环形腔宽度对低温燃气弹射载荷的影响。结果表明：环形腔宽度为110 mm时,弹射载荷变化最平稳,且无明显双峰现象。研究结果为导弹燃气弹射的初容室结构设计提供参考。     

高压气体发射装置内弹道特性及膛口流场分析

根据非定常可压缩流动的Navier-Stokes方程和Spalart-Allmaras湍流模型,基于计算流体力学分析软件,采用动网格技术,对弹丸在气室高压气体作用下的运动规律及其流场特性进行了仿真。主要研究了4种不同气室初始气压下膛内平均压力、弹底压力、气室底部压力、弹丸运动参数的变化规律,进一步分析了在气室初压为2.5 MPa下不同时刻马赫数等值线的变化规律。研究结果表明：膛内气流存在振荡现象,气室底部压力、弹底压力变化具有波动性;气室初始气压的大小影响气室底部压力、弹底压力振荡幅度及弹丸出炮口速度;弹丸在管内运动速度及运动时间随距离变化的关系均近似抛物线分布。     

模块化双初速自动机动力学实验与数值研究

为降低大口径机枪和自动榴弹发射器研制与装备成本,提出了一种双口径双初速的新型模块化通用自动机技术方案,研制了实验发射系统样机。进行了12.7 mm/25 mm双口径双初速自动机匹配特性实验,证实了原理可行性及技术方案对2种口径、2种初速自动发射的适应性。建立了模块化通用自动机虚拟样机模型,通过仿真计算揭示了2种工作状态自动机运动学和动力学特性,获得了导气孔直径、导气孔位置、复进簧刚度、缓冲器刚度及预压力等参数变化对发射频率的影响规律。该研究为研制模块化班组支援武器族提供了新的技术途经和匹配技术参数。     

爆炸环境下乘员约束系统参数分析及优化

针对特种车辆在底部爆炸环境下乘员座椅受到瞬时高强度冲击时的防护性能进行研究,建立整车爆炸环境,利用仿真计算与试验所得座椅底座加速度进行乘员约束系统冲击输入验证,借鉴普通乘用车加权伤害准则,对乘员约束系统中弹簧刚度、黏性阻尼系数、坐垫刚度与安全带刚度四因素运用试验设计、响应面技术进行相关参数灵敏度分析,并通过遗传算法对代理模型完成参数优化工作,研究发现:优化后的乘员约束系统参数相对初始值达到10.5％的综合防护性能提升.     

燃烧轻气炮发射过程数值模拟与优化

针对常规火炮理论初速极限较低的问题,基于氢氧燃烧特性建立燃烧轻气炮的内弹道内模型。根据燃烧轻气炮原理得到影响燃烧轻气炮內弹道性能的参数,采用粒子群优化算法对发射装置结构和内弹道参数进行优化,使用Fluent耦合Chemkin的方法进一步验证了内弹道数值仿真优化结果。结果表明：优化后装置的初速略微下降,燃烧室的初始压力和最大膛压大幅度下降,研究结果在燃烧轻气炮初期研究阶段具有较高的参考价值。     

非金属预弯开口减振结构响应特性及逆向设计

针对非金属减振结构动态响应特性易出现负刚度的现象,研究一种基于非金属材料的预弯开口减振结构。采用有限元法对该结构进行响应特性分析,明确各结构参数对减振结构响应状态的作用机理,并建立该减振结构响应特征曲线与各结构参数的关联关系,用实例验证此关联关系的准确性。结果表明：预弯开口减振结构的结构参数对其响应特性有较大影响,主截面尺寸变化主要影响特性曲线的接触变形期;预弯角大小主要影响特性曲线的平台期和接触变形期;开口尺寸大小影响特性曲线的平台期和接触变形期。具体体现在：预弯柱高度、开口高度和最短距离影响特征曲线中A点的上下变化,特征B点的上下左右变化;预弯柱宽影响特征曲线中A点的上下左右变化,特征B点的上下变化;预弯角影响特征曲线中A点和B点的上下左右变化;开口倒角影响特征B点的上下左右变化。所得成果可为该类型减振装置的优化设计提供新的参考。     

富燃燃气发生器在流量扰动下的压力响应特性

以某型富燃燃气发生器为研究对象,通过主动诱导方式在燃气发生器内部激发高频声波,分析燃气发生器中不同监测点位置在不同诱导频率下的压力响应特性。结果表明:流量扰动的加入并没改变燃气发生器在设计工作状态下的压力主频分布,但主频幅值会因扰动的加入而增大;燃气发生器中的扰流环将预混室与燃烧室隔离开,阻碍了纵向压力波向燃烧室的传播,且对高频压力波的阻尼作用更大;预混室与燃烧室有不同的声学特性,应独立分析预混室与燃烧室的压力响应特性。