基于AMESim的姿控发动机推进剂供应管路优化设计

根据模块化思想,建立了液体姿控火箭发动机推进剂供应管路的AMESim模型,仿真计算了推进剂供应管路优化前后姿控发动机工作时的水击压力.仿真结果表明:在推进剂供应管路上增加的体积容腔能够有效降低管路中的水击压力.通过仿真水击数据和热试车数据对比表明,仿真模型较好地描述了管路水击过程,能对后续液体姿控火箭发动机管路结构优化设计提供借鉴意义.     

轨姿控舱体的优化设计研究

采用ANSYS有限元软件对轨姿控舱体进行了结构强度分析和优化设计．用十节点四面体单元对轨姿控舱体几何模型离散化；在最苛刻的加载方式下分析了舱体的结构强度；在最大应力约束下，以减少舱体的总质量为目标，对舱体的壁厚尺寸和安装脉冲发动机孔的直径尺寸等设计变量进行了优化，并对设计变量的敏感度进行了分析．计算结果表明，在最苛刻的加载方式下，轨姿控舱体的强度可以满足设计要求；壁厚尺寸是关键的优化设计变量．优化后舱体的总质量约减轻6‰，说明现有舱体的设计是紧凑合理的．理论分析与试验结果相吻合．     

姿控发动机管路支架一体化设计

姿控支架采用管路与结构承力件一体化的设计理念,取消了姿控系统多个姿控发动机管路及其支架,不仅减轻了姿控系统重量,同时也保证了姿控发动机的安装精度.在综合姿控发动机舱内布局、空间尺寸及位置等因素基础上,提出不同结构和不同材料一体化设计的姿控支架方案,并对其在结构强度、刚度、流阻及工艺性方面进行了对比.结果表明,两种不同材料、结构的姿控支架方案皆能满足动力系统使用要求,但钛合金结构方案在重量、系统流阻匹配性方面更具优势.     

姿控脉冲发动机点火逻辑研究

姿控脉冲发动机数量有限,为最大发挥脉冲的效用,减小喷流对弹体稳定性的影响,选择合适的点火时刻和点火逻辑是控制系统研究的关键。文中以PAC-3的弹体布局为例,分析讨论姿控脉冲发动机的工作特性和点火条件,基于侧向直接力与力矩的矢量叠加,利用Matlab仿真技术综合出弹体脉冲发动机的点火逻辑。仿真在纵向平面进行,给出了脉冲发动机点火个数、产生的直接力和力矩,以及导弹与目标的运动轨迹图,其结果有力地说明了直接力的效用和点火逻辑的正确性。     

某迫击炮座钣拓扑优化设计

新的战场需求对迫击炮轻量化设计提出了要求,根据迫击炮座钣的受力情况,基于Hypermesh-OptiStruct软件平台建立有限元模型,通过对迫击炮座钣的拓扑优化完成改进设计,并利用AWE有限元软件对优化后模型进行刚强度分析,通过分析证明优化方案的合理性;拓扑优化后,座钣质量减少15.6％;该方法对迫击炮改进设计具有一定的参考价值。     

某火炮上架结构拓扑优化设计

为了有效地减轻火炮质量,对某火炮上架进行了结构优化设计.运用有限元分析和结构拓扑优化设计相结合的方法,依据火炮发射时上架的结构受力特性及其技术设计要求,建立了优化数学模型;利用OptiStruct软件对上架进行了结构拓扑优化.根据优化结果设计的上架结构,质量减小12.17%,刚强度性能满足设计要求.该方法可用于指导火炮其它部件的结构优化设计和轻量化设计.     

某姿轨控动力装置内流场研究

装备姿轨控发动机的空空导弹能大幅提高对目标拦截的范围,实现提前拦截、防区外拦截。文中基于多喷管单室固体发动机方案,研究内弹道工作特性,采用数值模拟的方法研究内流参数分布规律,通过详细内流场仿真,发现动力装置均能正常工作,内部流场通畅,气动参数基本呈均匀分布,但多喷管之间存在一定程度的相互影响和干扰。通过试验验证该动力装置的工作特性。     

小推力姿控轨控火箭发动机材料技术研究现状

概述了国内外小推力姿控轨控液体火箭发动机新材料的研究和应用进展.姿控轨控液体火箭发动机推力室已从高性能铌/硅化物材料体系向复合材料推力室技术发展,研制耐高温性能更好的新型材料体系和高温抗氧化涂层以及将他们应用于推力室身部的工艺研究是提高姿控轨控液体火箭发动机技术水平的有效途径.     

某火炮上架多工况拓扑优化设计

针对某轻型火炮上架结构,建立了火炮上架结构在3种典型射角工况下的有限元模型,利用层次分析法得到各子工况下基于柔度的权重组合系数,并通过基于折衷规划法的结构拓扑优化方法,在保证上架结构刚强度的前提下,寻找最佳材料分布,得到上架最优拓扑结构,并将优化得到的改进结构和原上架结构进行刚强度分析对比,优化结果验证了该分析方法的有效性。     

某火箭炮底架结构的拓扑优化设计

以某发射装置底架为研究对象,在优化软件Hyper Mesh中建立其有限元模型,并确定底架在4个典型工况下的载荷及约束条件。在Optistruct模块下,通过变密度法对底架在4个典型工况下进行两次拓扑优化,达到了轻量化目的。对模型进行了有限元划分,将其简化为2D板壳单元,仍然取4个极限工况对模型进行静力分析,验证底架变形量与最大应力是否均在许用范围之内,实现了对底架的全新结构设计。     

某型火炮摇架结构拓扑优化设计

以某型火炮摇架为研究对象,基于火炮摇架结构本身特点和承载特性,在力学分析基础上利用有限元法对火炮后坐过程中的摇架动态响应进行了仿真计算和数值模拟,并通过拓扑优化设计理论和方法对摇架结构进行了优化设计.优化后的摇架结构在保证强度的基础上,实现了结构优化和轻量化设计的目的.     

基于单片机控制的姿控发动机电弧点火系统

为解决姿控发动机电弧点火控制系统中存在的难点,设计一套基于STC15W404S单片机为控制核心的姿控发动机电弧点火控制系统.该系统采用74HC4514译码锁存器对单片机I/O口进行扩展,利用单稳态电路对点火开关电路进行定时控制,实现了对多台固体姿控发动机之间的实时同步点火,最后设计了一个看门狗复位,增加了系统的可靠性,达到设计目的,具有一定的实用价值.     

固体轨控发动机用环形点火器优化设计

针对某型固体轨控发动机发生点火延迟时间超差的问题,分析了原因,对环形点火器采取了结构优化和点火药调整等改进措施,并进行了单项点火试验、地面试车以及飞行试验的考核。结果表明:改进措施有效,环形点火器能量输出更加稳定,点火延迟时间超差问题得以解决。     

某型发动机喉衬结构优化设计

以某型发动机为例,采用6△s统计及DOE试验设计方法对喉衬进行优化设计,通过多轮比较和大量仿真计算分析,发现喉衬轴向承力面与内型面的夹角是影响喉衬受力状态的主要因素,同时,模拟验证试验验证了角度的改变对喉衬最大应力有显著影响,且当角度为90°时喉衬的受力状态达到最佳,最大应力值从优化前的77.54 MPa降低到48.41 MPa,能够保证喉衬在发动机工作过程中保持结构完整,满足发动机的使用要求。     

某国Ⅳ发动机冷却系统的优化设计

根据某国Ⅳ发动机冷却系统布置方案,建立匹配该发动机的冷却系统分析模型,通过对典型工况点的模拟计算,得到各冷却支路的流量分配,并将分析结果与试验数据进行对比.评估该发动机冷却系统的冷却能力,并对冷却系统结构进行优化以满足要求.     

基于动态补偿技术的姿控发动机瞬态推力测量

针对某小型姿控固体火箭发动机瞬态推力的测量,在分析其瞬态推力测量原理的基础上,指出了瞬态推力测量和稳态推力测量的差异。根据姿控发动机瞬态推力的测量特点,提出了一种动态数字滤波补偿法,采用辨识建模、动态补偿和计算机仿真相结合的手段,建立测量系统的动态数学模型,并根据瞬态推力测量的要求,设计了系统模型的动态补,偿数字滤波器,从而改善了系统的动态响应特性,达到姿控发动机瞬态推力测量的目的。采用此方法对某小型姿控固体火箭发动机瞬态推力进行了测量,测量处理结果表明：动态数字滤波补偿法应用于发动机瞬态推力的测量是行之有效的。     

某两自由度弹药传输机械臂拓扑优化设计

为了对两自由度弹药传输机械臂进行轻量化,并保证轻量化的机械臂仍能满足动静态性能要求,采用拓 扑优化的方法进行优化设计。在RecurDyn 中建立弹药传输机械臂的动力学模型,在Matlab/Simulink 中建立弹药传 输机械臂的联合仿真系统,采用PID 方法对弹药传输机械臂进行位置控制,通过OptiStruct 软件平台建立其左臂和 右臂有限元模型,采用变密度方法的拓扑优化技术对机械臂的左右两臂进行减重。结果表明：该设计是合理的,左 右两臂质量比原模型质量降低36.6%,优化后的模型满足刚强度性能要求。     

多工况下某火炮摇架拓扑优化设计

为提高某火炮摇架的结构性能,满足结构的轻量化设计要求,减少研发周期和降低研发成本,对该摇架的结构进行拓扑优化设计。通过选取某火炮摇架承载最恶劣的2个工况,根据摇架的受力情况,基于Hypermesh-OptiStruct软件平台建立其有限元模型,采用变密度方法的拓扑优化技术,对摇架的拓扑优化获得去除低密度材料区域后的几何模型,并对2个工况下得到的几何模型进行布尔和操作以获得最终的优化结果。分析结果表明：经过拓扑优化后,模型质量减轻,刚强度与优化前相比有所提升,能够满足火炮总体的动/静态响应特性要求。     

多工况下某火炮摇架拓扑优化设计

选取了某火炮摇架承载最恶劣的两个工况,采用基于变密度方法的结构拓扑优化技术,以摇架多工况刚度最大化为优化目标,以体积比为约束条件,通过优化得到了设计区域的密度云图,去除低密度区域后得到了摇架的拓扑结构模型,再对两个工况下得到的几何模型进行布尔求和操作以获得最终的优化结果。经过有限元分析,拓扑优化后的模型刚强度与优化前相比略有提升,质量有所下降,证明了该拓扑优化设计是合理的。     

姿控直接力技术研究

姿控直接力技术在反导导弹中得到了广泛的应用.把导弹气动力与姿控直接力的复合控制系统进行解耦,分解为气动力控制子系统和姿态直接力控制子系统.并提出了一种何时启动直接力的控制方案,设计了一种姿控发动机空间点火方位的方案.