自适应底座悬垂弹射过程附加载荷分析

发射车悬垂弹射过程中初容室自适应底座与场坪之间传递弹射载荷时产生较大的附加载荷,附加载荷作为发射平台重要的初始设计参数,会引起发射筒、底盘车架等结构受力的变化.利用有限元软件ABAQUS建立底座的有限元模型,重点解决自适应底座超弹性材料的本构关系、大位移、接触问题等非线性问题;通过与试验数据的对比分析,验证仿真结果的有效性,并给出发射平台弹射时附加载荷的预示,为发射平台总体及关键结构设计提供载荷依据.     

自适应底座弹射过程附加载荷的半经验预示

为满足快速判断不同边界条件下某发射车自适应底座的弹射附加载荷的需要,研究某自适应底座弹射附加载荷的半经验预测方法。根据弹射过程自适应底座受力状态分析,建立弹射附加载荷与边界条件的关系;依据自适应底座典型弹射附加载荷曲线形貌对弹射附加载荷半经验计算模型进行修正,根据已有试验数据比对,梳理出其它的弹射附加载荷的影响因素,利用试验数据分别对这些因素进行研究,拟合得到各自的修正公式,最终得到自适应底座弹射过程附加载荷的半经验公式,并给出该半经验公式的一般使用方法。研究结果表明:该方法能够较好地反映弹射附加载荷随环境边界的变化规律,预示偏差不超过30%。     

内埋弹舱弹射冲击载荷特性研究

内埋弹舱采用弹射方式投放武器,在弹射瞬间会对上部隔框、进气道等结构产生很大的冲击载荷,需要准确计算内埋弹舱的弹射冲击载荷以供结构设计使用。建立导弹弹射机构动力学模型,通过对舱体结构挂点处分别进行刚性或柔性化处理,得到挂点连接形式对冲击载荷的影响;研究了不同类型作动筒输出的作动力形式和峰值与冲击载荷特性之间关系,分析了弹射架改型设计后挂弹质量对冲击载荷特性的影响。研究结果表明,柔性化连接形式可正确描述冲击载荷的传递过程,且峰值前置的作动力形式提供了更好的弹射效果,挂弹质量与作动力峰值之间关系可指导改型弹射系统的任务包线。     

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。     

多次模拟弹射载荷作用下水泥混凝土路面动态响应

道路结构作为承载基础,与发射装备构成了动力耦合系统,冲击载荷作用下路面的响应特性将直接影响到导弹发射安全性。为研究多次弹射载荷下水泥混凝土道路结构的动态响应,以压缩空气为动力源搭建模拟弹射载荷生成装置,在三维试槽中铺筑水泥混凝土路面,面层中铺设应变传感器,土基中埋设土压力传感器,通过多次冲击加载试验获取模拟弹射载荷作用下土基压应力和面层应变变化规律,分析土基内压应力与深度及载荷作用面中心点距离间的关系,得到多次模拟弹射载荷下面层破坏形式及破坏机理。研究结果表明：冲击压力与土基峰值压应力呈线性关系;距离载荷中心点3 300 mm处,不同模拟弹射载荷下各深度处的土基压应力峰值已经非常小,模拟弹射载荷的径向影响范围为3 300 mm以内;模拟弹射载荷较小时面层为弹性变形,模拟弹射载荷增加到0.77 MPa时混凝土面层产生辐射状贯穿裂缝;弹射载荷作用下路面出现整体沉降。     

发射筒破损位置对燃气弹射影响机理研究

为了研究发射筒毁伤位置对燃气弹射的影响机理,基于流体力学软件Fluent,采用RNG k-ε湍流模型,有限速率/涡耗散模型和动态分层动网格技术,建立筒壁破损状态下的燃气弹射内流场模型。在验证数值模型可靠性的基础上,改变破损位置距筒底距离,仿真得到不同破损位置下的流场分布与内弹道曲线。结果表明：从流场分布来看,破损改变了筒内燃气流动形成涡的数量与大小,破损下方处于正在燃烧的高温区,上方处于还未完全燃烧的低温区;距离筒底600 mm前后流场变化明显,破损分布600 mm之后为危险位置。从内弹道角度分析,破损位置在距离筒底600 mm以内时,压力初峰峰值下降36%;当破损位置距离筒底大于800 mm时,压力初峰峰值下降55%。破损缺口使出筒速度减小20%以上,对内弹道产生不利的影响。     

管壳封装结构温循载荷下的失效机理研究

针对两种电子封装结构在温循试验中出现的引脚断裂现象,建立管壳-引脚-PCB板局部区域的有限元模型并进行热力耦合分析.研究结果表明,两种管壳失效最根本的原因是结构各部件线膨胀能力不同产生了不协调变形,导致结构局部的高应力应变响应,但二者破坏机理却不尽相同:一种失效模式属于陶瓷材料由于应力集中效应导致的脆性断裂;另一种失效模式主要由于锡铅焊料在温循载荷下产生较大的非弹性应变而产生的断裂失效.有限元仿真结果与试验现象吻合较好.     

爆炸载荷下紫铜断裂机理的实验研究

通过对内部爆炸载荷下紫铜壳体动态断裂断口形貌的SEM观测,发现紫铜在高应变率下出现脆性化,得出了紫铜在高应变率下的动态断裂机理.为高速冲击下金属材料动态性能研究提供了依据.     

燃烧产物特性对燃气弹射内弹道与载荷的影响研究

为了研究燃烧产物特性对燃气弹射初容室二次燃烧流场、内弹道和载荷的影响,采用Realizable k-ε湍流模型、域动分层动网格技术和有限速率/涡耗散模型,建立包含动边界的初容室二次燃烧流动模型。通过与实验数据对比,验证了燃气弹射模型的有效性。数值研究了燃气发生器喷管入口燃烧产物压力和组分浓度比值对燃气弹射内弹道和载荷的影响,计算得到了满足导弹出筒要求的喷管入口压力和组分浓度比值的变化范围。数值研究表明：随着燃气发生器喷管入口压力的增大,初容室中O₂完全消耗的时间变短,导弹出筒时间缩短,出筒速度增加,加速度峰值增大;随着喷管入口CO与H₂浓度比值的增大,初容室中O₂完全消耗的时间变长,导弹出筒时间延长,出筒速度减小,加速度峰值减小。研究结果为燃气弹射内弹道设计提供了理论基础。     

基于质量矩控制机理的导弹飞行姿态变化的研究

导弹质量矩机动控制通过改变导弹的质心，利用气动配平力矩改变弹体飞行姿态和攻角，从而实现导弹机动控制。在导弹高速飞行时，它克服了气动舵控制方案存在着舵面烧蚀及控制效率降低等弊端。本文详细推导了基于变质心控制导弹的非线性动力学方程，深入分析导弹在纵向平面内姿态变化情况，并研究了由于导弹质心移动引起弹体姿态角变化的两个重要因素，指出针对不旋转弹体的控制策略，为进一步设计导弹控制系统奠定基础。     

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。     

强动载荷下单基火药力学性能的研究

实验模拟了单基火药与弹底的高速撞击,运用泰勒理论计算了单基火药的动态屈服应力。结果显示:单基药的动态屈服应力高于静态屈服应力。单基药的撞击速度在40 m.s-1左右时,药粒开始变形;撞击速度达到190 m.s-1以上时,药粒将被撞碎;随贮存时间的增长,单基药的力学性能变差。     

同步机构在某垂直弹射装置中的应用

设计了一种同步机构,应用于某垂直弹射装置中以满足其弹射要求。描述了此弹射装置的工作过程,以上同步机构为例,建立装置中同步机构的数理模型,用Matlab编程求得满足要求的各几何参数。最后,建立此弹射装置的一个三维模型,将模型导入ADAMS软件中进行动力学分析,对同步机构的应用加以验证。     

故障树分析技术在某型发射装置弹射机构中的应用

为找出发射装置弹射机构的薄弱环节,以发射装置弹射机构无法弹射为顶事件建立故障树,采用故障树分析法,找出导致顶事件发生的各种原因和原因组合,在统计分析电子元器件、结构件和液压元件故障发生概率的基础上开展了故障树定量分析。在各底事件中电子元器件的重要度较高,结构件和液压元件的重要度较低,在研制中对电子元器件应重点关注。     

底排装置工作不一致性对射程散布影响的研究

底部排气弹与传统制式弹相比的主要特点是射程远但散布大。影响其射程散布的重要因素之一就是底排装置工作的不一致性。通过建立底部排气弹底排装置内弹道和外弹道计算模型,基于独立随机假设理论,采用数值模拟方法,计算分析了由于点火具点火延迟时间、底排装置工作时间和底排药剂部分脱落造成质量偏差的不一致性对射程散布的影响。得到了平均单位点火延迟时间、底排装置工作时间和质量偏差引起的射程改变量。对于单位点火延迟时间引起的射程改变量630m与试验结果667m吻合较好,故在此基础上的计算模拟结果具有一定的工程应用参考价值。     

导弾起竖过程的载荷研究

基于导弹起竖过程中起竖机构的转动运动函数和转动微分方程，分别建立了该过程中由于重力所产生的系统重力矩计算模型，风向与起竖平面平行的风载荷计算模型，以及起竖油缸作用力的计算模型。考虑到计算模型的非线性和时变性，在Matlab/Simulink中采用变步长的Runge-kutta法对模型进行了仿真计算，得到了起竖角度、风作用力矩、起竖力等参量随时间变化的仿真曲线。通过对仿真曲线进行分析，对机构起竖过程中的转动角度、起竖油缸无杆腔流量、风载荷和起竖力等系统参量的特性有了定量的认识。研究结果可以为起竖液压和控制系统的设计和优化提供参考。     

AUV Load Separation Motion with Constraint of Anchor Chain

Motion equations of AUV（autonomous underwater vehicle） load separation with the constraint of anchor chain is derived. Based on proper engineering assumptions for anchor chain, system viewpoint is used to found the motion equations, and the D＇ Alemhert principle is used to eliminate the constraint force of anchor chain. Based on the equations, the motion simulation is carried out to a certain AUV, which reflects the actual condition, and is used for the reference of resrarching AUV load separation motion with the constraint of anchor chain.     

机载导弹弹簧蓄能弹射装置闭锁机构设计

蓄能机构是弹射装置的核心部件,由于使用压缩弹簧作为蓄能部件,需要设计可靠的闭锁机构锁定弹簧的压缩量,以及设计解锁机构使弹射时能在瞬间释放弹射杆,使其作用在悬挂物上完成弹射动作。针对在使用EHA作为弹射驱动能源的条件下,如何设计满足弹射要求合理可靠的蓄能机构的关键,提出了楔形块卡锁设计,并通过力学分析与计算,确定了卡锁的尺寸结构。     

摆杆机构风载模拟试验的初步研究

对摆杆机构风载模拟试验进行初步研究,提出一种模拟摆杆机构实际风载的试验方法,即通过摆杆竖立上下摆动模拟稳变风载,反向增加加载油缸模拟瞬变风载。通过试验验证了该方法简单、成本较低且合理可行,可作为后续相关产品模拟风载试验的参考。