潜射导弹运动特性的分析与测试

针对潜射导弹下水发射力学环境，在给定推力作用下，对导弹模型下水运动的速度特性以及运动轨迹进行了分析，对导弹水下推力、运动过载以及弹体结构应变等参数进行了试验测试，并取得了理论分析和试验测结果的一致性。     

基于单向耦合方法的潜射导弹发射动力学研究

分别建立潜射导弹发射流场和发射动力学模型。通过对发射流场模型分析获取导弹所受非定常流场载荷。将流场载荷数据传递至发射动力学模型中作为导弹结构所受外载荷,分析得到导弹的受载与离筒姿态信息。分析结果表明,导弹前端截面与后端截面间所受轴力变化趋势一致,但在幅值上差别较大;弹体所受弯矩载荷随着导弹出筒长度增加而增加并伴有明显偏转;导弹结构设计应以保证横向刚度和强度为主。结论可作为导弹强度设计评估依据。     

潜艇垂射导弹出筒姿态的研究

导弹出筒姿态是影响全系统性能的重要因素.通过建立潜射导弹动力学模型,研究了艇速、适配器刚度等发射条件对潜载垂直发射导弹在横向流作用下的受力和出筒姿态参数的影响.数值解析结果表明,增大艇速会使导弹的承受载荷变大,出筒姿态恶化;提高适配器的刚度可以有效减小弹体出筒时的俯仰角度以及角速度.     

潜射导弹运动特性分析与测试

针对潜射导弹水下发射力学环境 ,分析了在给定推力作用下 ,导弹模型水下运动的速度特性以及运动轨迹 ,并就某导弹模型水下推力、运动过载以及弹体结构应变等参数进行了试验测试 ,理论与试验结果取得了较好的一致性 ,对一类潜射导弹的预先研究具有指导意义     

有弹性适配器的火箭弹发射动力学研究

提出了用火箭弹弹性适配器实现被动控制发射的新方法，它比火箭炮被动控制发射有较多的优点。本文建立了带有弹性适配器的火箭弹发射动力学模型，并给出了动力学方程。作为计算机仿真结果，文中给出了被动控制效果与适配器刚度，定心部位置及火箭弹出口转角诸参量的关系，分析了空气动力参数的离散性对被动控制效果的影响。     

基于单向流固耦合技术潜射导弹出筒载荷研究

为研究潜射导弹出筒过程中受载特性,基于单向流固耦合技术建立了导弹发射动力学数学模型,分析了两种艇速条件下导弹出筒过程中所受到的截面弯矩载荷.通过和缩比试验测试结果对比,表明仿真结果具有可信性.计算结果表明,导弹受载危险截面集中在弹身中部偏后的位置,且艇速对导弹受载和初始偏转角有重要影响.文中建模方法和计算结果对潜射导弹结构总体设计具有指导意义.     

基于单向流固耦合技术潜射导弹出筒载荷研究

为研究潜射导弹出筒过程中受载特性,基于单向流固耦合技术建立了导弹发射动力学数学模型,分析了两种艇速条件下导弹出筒过程中所受到的截面弯矩载荷.通过和缩比试验测试结果对比,表明仿真结果具有可信性.计算结果表明,导弹受载危险截面集中在弹身中部偏后的位置,且艇速对导弹受载和初始偏转角有重要影响.文中建模方法和计算结果对潜射导弹结构总体设计具有指导意义.     

水下接触爆炸下防雷舱舷侧空舱的内压载荷特性仿真研究

为研究水下接触爆炸下防雷舱舷侧空舱的内压载荷特性,在水下爆炸气泡第1次脉动周期的约3倍时间范围内,利用LS_DYNA软件对水下爆炸气泡与防雷舱舷侧空舱的相互作用过程和舷侧空舱的内压载荷特性进行了仿真分析,并通过模型试验对仿真结果及分析进行了验证。研究结果表明：伴随着水下爆炸气泡膨胀或收缩,爆炸产物气体从外板破口处流入或流出舷侧空舱,外板也相应地向里凹陷或向外凸出运动;舷侧空舱内部空间被外板花瓣隔成两个区域,舷侧空舱的内压载荷在花瓣前面和花瓣背面具有不同特性;采用有限元方法评估舷侧空舱外板的最大破坏程度时,可将计算时间取为气泡第1次脉动周期的5%.     

两类适配器对导弹出筒动力学响应的影响

导弹适配器是发射装置中的重要结构,影响导弹的出筒稳定性。针对某型同心筒倾斜发射装置,研究两类适配器对导弹发射动态响应的影响。建立非线性动力学方程,基于有限元理论对导弹质心动态响应、摩擦阻力及适配器压缩量进行仿真分析。结果表明：典型三层式适配器使导弹具有更好的动态稳定性,对导弹的旋转具有一定的限制作用;适配器摩擦力峰值F_max=337 N,补偿层最大应变ε_max=0.27,其接触参数均在安全的工作范围内;在不考虑适配器质量及加工工艺因素下,典型三层式适配器更有利于某型同心筒倾斜发射导弹的出筒稳定性。     

风载荷对舰载导弹出筒影响的仿真

针对舰载导弹垂直冷发射装置位于甲板之下容易忽略所受风载荷作用的问题,对风载荷对舰载导弹出筒 影响进行仿真研究。分析高海情条件下导弹出筒后所受风载荷作用特点,建立风载荷模型,根据导弹的出筒状态将 风载荷等效为变力矩和恒力的作用,用3 维建模软件Solidworks 构建发射模型,并导入到ADAMS 软件中进行模型 参数和约束条件的设定,聚焦导弹出筒的水平、弹射高度偏差以及姿态角3 个影响指标,对无风和有风情况下导弹 发射出筒进行仿真。仿真结果表明：风载荷对导弹出筒轨迹水平方向产生的位移影响较明显,对导弹姿态角和弹射 高度的影响较小。该研究对实际工作具有较好的指导作用。     

水下垂直发射燃气后效对筒盖系统的影响研究

在蒸汽-燃气弹射式水下垂直发射过程中,当弹尾离开发射筒时,燃气在筒内余压作用下瞬间溢出,与海水掺混,形成的筒口燃气泡。燃气泡周期性的膨胀-收缩引起筒盖的运动,会给筒盖系统的安全性带来隐患。基于计算流体动力学CFD软件中的Fluent软件包,采用动网格技术和Mixture模型对导弹离筒过程燃气后效及其对具有柔性支撑筒盖系统的影响进行了数值模拟。研究了筒口气泡膨胀-收缩的周期性过程,获得了出筒过程中,筒盖的运动规律和受载特性。仿真结果表明,筒盖特征测点压力值与试验测量结果吻合度较高,验证了该研究方法的有效性,为筒盖系统的设计和安全性评估提供了研究方法。     

某导弹无依托发射场坪动态响应研究

为得到某导弹无依托发射时场坪的动态响应,采用Hongnestad方程及改进后的Saenz单轴方程分别拟合混凝土在受压时的上升段及下降段应力-应变关系,构建了一条适用于沥青混凝土的受压应力-应变曲线;引入损伤因子并结合Sidiroff能量等价原理,建立了某导弹无依托发射场坪塑性损伤动态本构;基于含场坪的发射平台非线性结构动力学模型,分析了导弹在发射状态下场坪的动态响应。研究结果表明：在导弹垂直待发射阶段,后支腿处场坪比前支腿处场坪动态响应明显;在导弹垂直发射阶段,发射筒底部处场坪沉降较大,发射筒底部处场坪与后支腿处场坪交叉区域损伤严重。研究结果可为导弹无依托发射前场坪快速评估提供理论支撑。     

身背负重对士兵行军步态影响试验研究

为了研究负重大小和负重位置对士兵行军步态的影响,采用三维运动捕捉测试技术获取士兵负重行走下肢步态,采用足底压力测试系统得到足底步态。试验结果表明：负重大小对士兵的步态有显著的影响,当负重大于20 kg时表现出显著变化。虽然较小质量的负重布置位置对士兵的主观感受未产生影响,但试验结果却表明较小质量的负重改变了士兵行军的步态,其中前后左右均匀布置重物对士兵行军步态影响最小。该研究结果为单兵综合作战系统的负重布局和士兵负重标准的制定提供定量参考。     

车载防空导弹行进间发射过程动力学数值分析

利用自回归（AR）模型对不同等级随机路面进行数值模拟,建立了车载防空导弹的行进和发射一体化多柔体动力学模型。根据行驶动力学仿真结果,确定了最恶劣发射时刻。结合分析结果完成了行进间发射动力学仿真,获得了导弹姿态参数。分析了路面和车速对防空导弹行进间发射精度的影响。利用自回归（AR）模型对不同等级随机路面进行数值模拟,建立了车载防空导弹的行进和发射一体化多柔体动力学模型。根据行驶动力学仿真结果,确定了最恶劣发射时刻。结合分析结果完成了行进间发射动力学仿真,获得了导弹姿态参数。分析了路面和车速对防空导弹行进间发射精度的影响。研究结果表明,B级路面上3种车速均能安全发射,C级路面上车速受限于25 km/h.     

纵倾角对轻型轮式两栖车辆的阻力特性影响研究

提高两栖车辆航速的有效途径之一是减小整车阻力,为了研究纵倾角对阻力特性的影响,采用数值计算的方法研究了轻型轮式高速两栖车辆水上航行的阻力特性,数值计算结果和试验取得了较好的一致。研究结果表明：当车体纵倾角较小时,随着航速的增加,阻力逐渐增大;当车体纵倾角较大时,随着航速的增加,阻力先增大后趋于稳定;当航速较小时,纵倾角对阻力影响较小;当航速较大时,随着纵倾角的增大,阻力先减小后增大;随着航速的增加,车体纵倾角的适航范围变小,但对阻力的影响幅度变大。     

轴向载荷对大长细比导弹稳定性的影响研究

大长细比飞行器的刚性模态和弹性模态极易发生耦合失稳现象。轴向载荷作用下其结构刚度特性会发生变化,进一步降低其稳定性。使用有限元方法分析了大长细比导弹在轴向载荷作用下的结构刚度特性。采用当地流活塞理论计算弹性体变形的气动力,耦合结构运动方程,基于模态坐标在状态空间内实现结构运动方程的特征值分析和时域求解,研究轴向载荷对大长细比导弹稳定性的影响。研究发现：大轴向过载作用下,大长细比导弹的刚性模态和弹性模态将出现耦合失稳,且随着轴向过载的增加,弹体的结构刚度特性下降,失稳速度降低。     

弹带对高速旋转弹丸气动特性影响的数值模拟

为了研究弹带对高速旋转弹丸气动特性的影响,采用2阶Roe差分格式求解三维Navier-Stokes方程,湍流模型为SST k-ω模型。采用滑移网格技术处理弹体旋转引起的运动边界。以文献［6］进行风洞实验的155 mm无弹带弹丸为算例,数值计算结果与风洞实验数据吻合良好。分别对含弹带与无弹带弹丸在不同来流马赫数与攻角条件下的绕流场开展数值模拟,得到二者流场结构图谱及气动特性差异。分析结果表明：两种弹丸计算模型在弹带之前的压力分布基本一致,但弹带将诱导弹丸气动阻力面积增大,阻力系数有一定程度的升高,而且在弹带之后二者的压力分布差异较大;弹带因素对旋转弹丸气动特性的影响不可忽略。     

内埋式航炮膛口流场特性数值模拟研究

为研究飞行速度对内埋式航炮膛口流场特性的影响,基于Navier-Stokes方程和k-ε湍流模型,采用Roe格式分别对4种飞行速度条件下的菱形机翼中内埋航炮膛口流场发展过程进行了数值模拟,对比分析了静止条件和超音速飞行状态下膛口流场的基本特征以及冲击波强度变化关系。结果表明：超音速飞行时形成由火药燃气冲击波、分离激波、滑移面等波系构成的膛口流场结构;在一定飞行速度范围内分离激波尺寸与来流马赫数正相关;膛口附近冲击波超压峰值变化与飞行马赫数有关。     

NOx对甲烷点火延迟时间影响的数值研究

点火延迟时间是超燃冲压发动机设计中的重要参数之一。为研究氮氧化物（NOx）对甲烷点火延迟时间的影响,在GRI-Mech 3.0机理的基础上添加R326、R327、R328 3个反应,利用CHEMKIN 化学动力学软件,对CH₄/O₂/NOx/Ar混合气体的点火过程进行数值计算,并将数值计算数据与文献\[6\]中的实验数据进行了对比。通过对比发现添加3个反应之后,GRI-Mech 3.0机理能够较好地模拟含NOx时甲烷的点火过程。研究结果表明：NO₂缩短甲烷点火延迟时间的程度比N₂O缩短甲烷点火延迟时间的程度大;CH₄/O₂/NOx/Ar预混气体在富氧条件下（燃气当量比为0.5）的点火延迟时间要比贫氧条件下（燃气当量比为2.0）的点火延迟时间短。