喷管气动力抑制转管武器射击振动的方法研究

为了减小转管机枪射击过程中后坐力引起的架座振动以提升武器的射击密集度,提出了一种利用部分膛内火药气体经过喷管外流反推实现抑制射击振动的稳定方案。结合考虑热散失的内弹道方程以及超音速气体流动方程,建立了转管机枪力偶作用式气体稳定装置的气体动力学模型。对安装有力偶式气体稳定装置的三脚架支承转管机枪系统进行了刚柔耦合发射动力学建模和仿真,研究了该装置对抑制转管机枪连发振动和提升射击精度的实际效果,为转管武器连发振动控制提供了新思路。     

形貌优化在机枪枪管频率设计中的应用以及射击精度改进研究

为了提高机枪系统射击精度,将瞬态动力学与模态分析技术相结合,为枪管结构形貌优化选择了合适的目标模态,并对其进行了形貌优化。并采用刚柔耦合动力学与外弹道计算对优化前后机枪系统动力学响应特性、射击精度进行了对比研究。结果表明：采用优化后的枪管结构后,枪口高低方向振动位移、速度、射角最大值分别减少了40%、52%、46%左右,效果良好。并且,机枪射击精度指标R50、R70分别由原先的7.7cm、11.6cm下降为2.6cm、6.4cm,射击精度指标分别提高了66%、44%左右,提升效果较为明显。本文研究,可为同类武器结构设计提供参考。     

以射击精度为目标的枪口动力学特性分析与匹配

为了提高某12.7 mm重机枪射击精度,结合机枪系统刚柔耦合动力学计算、外弹道理论以及相关实验数据对枪口动力学特性进行了匹配分析,研究了枪口质量对其动力学响应特性以及射击精度的影响。研究表明:弹头散布参数R_(50)、R_(70)将随着枪口质量的增加而呈现出先上升后下降的趋势。由于过大的枪口质量不利于实现机枪系统的轻量化设计,为了提高机枪系统射击精度,应尽量减小枪口附近质量。当枪口质量逐渐减小并趋于零时,射击精度参数R_(50)、R_(70)分别原来的7.7 cm、11.6 cm下降至2.7 cm、5.0 cm左右,可分别提高0.65倍、0.57倍左右,效果较好。     

转管机枪铰接缓冲式驻锄应用及动态特性分析

以某型转管机枪为研究对象,以提高机枪射击精度为目标,设计三脚架后部的支撑连杆,并运用铰接缓冲式驻锄结构。通过建立机枪有限元模型分析计算其固有特性;建立机枪系统刚柔耦合多体动力学模型,获得机枪射击时枪身与枪架固定位置及枪口响应特性曲线。分析仿真结果并与原结构对比表明,改进枪架与驻锄结构后能有效降低枪口左右、上下方向振动,有利于机枪射击精度提高。     

转管机枪枪架多目标优化及其对射击精度影响研究

针对射击过程中转管机枪的枪架弹性变形过大影响射击精度的问题,利用网格变形技术和近似模型技术对枪架结构进行多目标优化来提高其整体刚度。建立了该转管机枪系统的刚柔耦合虚拟样机模型,对其射击过程进行了动力学仿真计算,通过与试验数据对比验证其正确性。将利用网格变形技术优化得到的新型枪架替换原枪架建立虚拟样机模型,对比优化前后机枪系统的动力学特性,机枪枪口高低方向的振动角位移和速度都有明显的降低,机枪百米70%射弹散布圆半径减小了12.16%,说明优化后的枪架能有效抑制机枪系统在高低方向的振动,提高射击密集度。     

不同车速条件下车载转管机枪发射动力学特性研究

为了研究某型车载转管机枪在车辆行驶状态下射击时枪管变形和车辆行驶速度对于射击密集度的影响,利用谐波叠加法生成B级路面,并以多刚体动力学和柔性多体动力学理论为基础,采用ADAMS/Flex柔性体模块,建立了该型机枪刚柔耦合的路面-车体-机枪系统的虚拟仿真模型。综合考虑轮胎与地面、车体与机枪之间的相互作用,在各种车速条件时进行了机枪系统的动力学分析,获得了机枪射击时的枪口响应特性和弹着点散布情况。通过对各种车速时仿真曲线对比计算和70%射击散布圆分析,得出枪口的响应位移以及机枪的射击精度与车体的行驶速度之间的变化关系。研究结果为该型车载机枪的进一步地运用与试验提供了理论支持和方向。     

基于虚拟样机的某车载转管机枪在不同激励下振动特性研究

为研究某型车载转管机枪在外部激励作用下的振动特性,利用虚拟样机技术对该武器系统进行强迫振动分析。分析该型机枪系统拓扑结构及所受载荷,利用ADAMS软件建立车载转管机枪的刚柔耦合模型及武器振动方程,用所建立虚拟样机模型对车载状态下转管机枪的振动特性进行仿真测试,主要研究路面激励与车辆行驶速度激励,获得机枪系统在不同激励下的振动。计算结果为车载机枪试验与进一步参数匹配优化及提高机枪射击精度奠定基础。     

转管机枪膛口振动位移的测试

转管武器发射时身管处于高速旋转状态,通过炮口安装加速度传感器测量炮口的振动很困难．本文利用非接触式的电涡流传感器,针对武器发射时的特殊环境,进行了传感器选择、传感器标定以及温漂的影响分析,设计了测量转管机枪膛口垂直振动位移和水平振动位移的测试系统,并在某车载转管武器上进行了静态和动态的现场测试,得到了膛口振动位移和身管组旋转中心的轨迹曲线．     

自行火炮行进间发射动力学研究

对自行火炮行进间射击发射动力学进行了深入研究,建立了弹炮耦合的自行火炮系统发射动力学模型。应用多体系统传递矩阵法和总传递方程自动推导定理,推导了自行火炮行进间射击动力学方程;推导了弹丸发射动力学方程,编制了自行火炮发射动力学仿真程序,仿真获得了自行火炮行进间射击弹丸膛内运动规律、弹丸起始扰动、自行火炮系统动力学和密集度等,部分仿真结果得到试验验证,研究结果为提高自行火炮行进间射击精度提供了理论基础与仿真手段。     

基于有限元模型的机枪动态特性优化设计

以某型重机枪为研究对象,建立了机枪的有限元模型;在不改动机枪枪身的前提下,对机枪的枪架进行了结构参数化,并以机枪的动态特性为目标函数,以第一阶固有频率为约束条件,建立了机枪的优化模型。利用一阶优化方法,对枪架结构参数进行了优化设计。仿真结果表明,优化后的动态特性得到了明显的改善,提高了机枪的射击精度,为机枪的优化设计提供一定的参考价值。     

机枪结构动态特性的优化研究

利用Ansys有限元分析软件对建立的有限元模型进行了模态分析,通过对设计变量、状态变量和目标函数的合理选择建立了优化模型,对机枪的机构参数进行了优化.建立了某机枪的有限元实体模型,在模态分析的基础上优化武器的机构动态特性.求解了机枪的自由模态参数,与试验模态分析所得到的模态参数进行了对比验证,通过结构优化得到了结构修改方案.机枪的有限元模型通过优化结构参数提高了机枪的结构动态特性,武器的射击频率与机枪整体结构的固有频率匹配更加合理,提高了武器的射击精度.     

新型机枪枪架及其动态特性分析

以某型重机枪为研究对象,在不改动枪身的前提下设计了一种新型弹性三角枪架。通过建立机枪有限元模型,分析计算了其固有特性;建立基于刚柔耦合多体系统动力学的机枪虚拟样机模型,求解出其在连发状态下的动力响应。所得结果与原有三脚架进行了分析比较,证明了新型三脚架的优越性。     

炮口振动与立靶散布特性试验研究

针对某高炮武器立靶散布中心明显发生侧偏现象,采用问题再现、原因分析、措施提出和效果验证等过程的试验研究方法,通过射击试验,测试炮箱浮动位移确定弹丸出炮口时间,用位移传感器得到炮口振动位移响应曲线,采用图像式立靶密集度测试系统得到立靶散布坐标,对炮口振动位移曲线进行频谱分析得到炮口振动固有频率,研究炮口位移响应影响立靶散布的规律。结果表明,由于火炮结构固有特性与射频不匹配,引起炮口共振,使得弹丸出炮口时刻出现在炮口振动位移最大位置,形成立靶散布中心侧偏现象。通过加强结构刚度,消除了炮口共振现象,立靶散布中心侧偏现象基本消失。     

基于虚拟体的弹炮刚柔耦合动力学优化设计研究

为了研究火炮系统结构参数对弹丸膛内运动和炮口扰动的影响,通过引入虚拟体,提出了一种充分反映弹炮间相互作用的火炮动力学建模方法,推导了含虚拟体项的自行火炮刚柔耦合动力学方程;同时,以某型履带式自行火炮为例,引入多目标优化算法,建立了以弹丸和炮口初始扰动为目标函数的火炮系统多目标优化设计模型,获得了在相同射击条件下试验测试数据和仿真计算结果的对比曲线,以及结构参数的优化结果。分析表明,采用该方法建立的模型能较真实地反映火炮系统的动态响应特性和弹丸的膛内运动规律,且在考虑弹丸与柔性身管接触碰撞的前提下实现了弹丸和火炮运动的多目标优化设计,可以为自行火炮的发射动力学研究提供一定参考。     

多管火箭发射过程中定向器振动特性研究

为了在多管火箭发射过程中能获得准确的定向器管口振动特性,本文研究多管火箭发射过程中定向器管口振动特性;利用多体系统传递矩阵法和发射动力学理论,建立了多管火箭发射动力学模型和仿真系统,通过多管火箭模态试验验证了模型的正确性;仿真获得了在发射过程中定向器管口振动的时域历程,利用离散傅里叶变换(DFT)技术,获得了在发射过程中定向器管口振动位移、速度和加速度信号的频域特性;在此基础上设计了椭圆滤波器,并通过对发射过程中定向器管口的加速度采集信号的滤波前后对比,验证了本文研究内容的正确性和重要性,为多管火箭发射过程中定向器运动信号的采集和控制提供了重要参考价值。     

定点约束二次复进式浮动机性能研究

为研究某型大口径机枪采用的浮动技术及相关问题,针对其弹簧式浮动机构,对定点约束二次复进关键技术进行分析。建立机枪枪身的虚拟样机模型,并与实验结果对比,验证其可信性;利用建立的虚拟样机模型进行浮动性能分析及弹簧退化对浮动性能影响研究。结果表明,浮动自动机动力学参数匹配合理,弹簧式浮动机构具有稳定的浮动性能及良好的减后坐力效果,且定点约束二次复进技术运用使浮动机在弹簧性能退化情况下仍能实现稳定浮动与击发。     

利用球形弹簧摆对输电塔风振控制的有限质点法

为了研究球形弹簧摆对输电塔结构的风致振动控制效果,通过分段等刚度梁单元建立输电塔简化模型。给出了空间梁系结构基于Timoshenko梁理论的单元内力计算公式,并应用有限质点法对简化模型及其与球形弹簧摆的耦合系统进行风致响应分析。一方面,球形弹簧摆由于内共振性质实现非线性能量阱,从而增加振动抑制频带的宽度,提高了鲁棒性;另一方面,球形弹簧摆和结构的非线性耦合,使得顺风向的振动能量部分转移到横风向,尽管增大了横风向响应,但是降低了结构的总体响应。计算结果表明球形弹簧摆减振效果非常好,当将其安装在除塔顶外的三个位置时,位移最大值和加速度均方根减振率分别为32.5%~41.7%和35.7%~65.2%。保持质量比和安装位置不变,验证了球形弹簧摆具有较宽的设计频带。使用球形弹簧摆可以显著减小位移标准差,有利于降低结构的疲劳损伤风险。     

炮击振动模拟试验技术研究

振动在大多数情况下是有害的。火炮射击产生的振动,一是影响射击精度,二是影响其配置设备的工作可靠性和使用寿命。为检验炮击振动对配置设备的影响,目前主要用实弹射击方法检验。本文在分析了炮击振动特点的基础上,提出了模拟炮振的技术途径。