伞-弹动力学及运动学在末敏弹目标识别中的应用

对于带有降落伞的灵巧弹来说,末敏器的目标识别算法是影响攻击精度的关键因素。利用伞一弹系统稳定下降阶段的9自由度动力学模型,分析了阵风小扰动作用下子弹姿态的运动特性;然后在末敏器的目标识别算法中融入了子弹姿态角的运动规律,用以消除子弹晃动所造成的目标识别误差。空投试验表明：融合了子弹运动学的目标识别算法有效可靠,可以提高灵巧子弹的命中精度。     

伞-弹系统九自由度动力学模型

子弹一降落伞系统具有非常复杂的动力学特性,综合应用降落伞动力学、多体动力学的理论和分析方法,建立了伞一弹系统稳定下降阶段的九自由度动力学模型,并利用试验数据对模型的有效性进行了验证分析。在此基础之上分析了阵风作用下子弹姿态运动特性及扫描点运动规律。研究成果可应用于一般伞一弹系统的设计分析、指导伞一弹空投试验。     

降落伞ー旋转弹系统落速及转速数值模拟

降落伞一旋转弹系统具有复杂的动力学特性，为研究其下落速度与转速的变化过程，在准定常假设下，应用降落伞一旋转弹系统动力学及计算流体动力学对其进行数值模拟。计算中不考虑水平随机风对降落伞一旋转弹系统的影响，不计降落伞、伞绳及旋转弹流场的相互影响，对降落伞及旋转弹流场分别进行数值模拟，所得竖直方向速度及弹的转速随时间变化曲线与空投试验结果相符较好。该方法具有通用性，可应用于一般情况下降落伞一旋转弹系统设计分析及指导降落伞一旋转弹系统投放试验。     

雷伞系统5自由度动力学模型

空投鱼雷和火箭助飞鱼雷雷伞系统中,降落伞的作用力简化为作用在雷尾且与气流方向一致的力,而基于此建立起来的雷伞系统数学模型很难对雷伞系统的锥摆等做出准确的分析。为了解决这一问题,该文从空气动力学的基本原理出发,综合应用降落伞动力学、多体动力学的理论和分析方法,利用牛顿和Kirchhoff方程建立了雷伞系统稳定下降阶段的5自由度动力学模型,并进行了仿真分析,仿真结果表明,该系统具有较好的一致收敛和稳定性,本文方法为开展降落伞工程设计提供理论参考。     

低空伞弹外弹道动力学模型

在一定的假设的基础上 ,将飞行系统 (炸弹与降落伞组成 )看作为变质量的质点弹性系统 ,充分考虑了变质量、附加质量及其引起的作用力 ,给出了作用在伞衣上的横向气动工程计算方法 .借鉴现代控制理论的结构化模型方法 ,建立了低空伞弹自动坠落过程、拉直过程、充气过程及稳定下落过程的结构化模型 ,使计算机编程易于实现 .运用该模型通过空投试验数据验证 ,表明此弹道模型是有效的     

末敏弹刚柔耦合系统动力学模型及仿真

基于Kane方法建立了末敏弹附柔耦合系统动力学模型并进行了仿真计算。模型将降落伞处理为柔性体,并用模态展开法表达降落伞的弹性位移,用混合坐标来秦达降落伞的位置,进行末敏弹系统的运动学分析。选取与末敏弹系统姿态相关的.10个广义坐标,引入偏速度,分别推导相应的广义惯性力、广义主动カ和广义内力。根据Kane方法的多柔体动力学理论,建立了10自由度的末敏弹系统刚柔两体动力学方程。利用该模型,用MATLAB进行编程计算,得到了某型末敏弹系统稳态扫描段的弹道结果,为末敏弹系统的总体设计提供参考。     

涡环旋转伞充气过程及气动特性分析

为了探索灵巧子弹药的减速导旋伞——涡环旋转伞的充气性能和气动特性,利用任意拉格拉日-欧拉流-固耦合方法,模拟一种典型涡环旋转伞在无限质量和低速气流条件下的充气过程,得到伞衣动态变化过程、转速和投影直径时程变化曲线及充满后稳态下的流场变化特性。将充满伞衣幅的有限元模型转化为气动特性仿真模型,利用计算流体力学方法得到涡环旋转伞在低速气流作用下的气动力参数及流场流线、压力分布等特性。将两种方法得到的结果进行对比分析,结果表明：涡环旋转伞在来流12 m/s时能顺利充气展开并实现旋转,伞衣幅充满外形饱满,稳定转速约为3.3 r/s;阻力系数为1.36,大于一般结构轴对称降落伞;导旋力矩系数为0.87;流场分布具有中心对称性。     

履带车辆越障过程的动力学仿真

研究高速履带车辆越障过程的动力学响应,以多刚体动力学理论为基础对高速履带车辆悬挂系统建立动力学模型。模型中特别考虑了履带的影响,将其抽象为履带环绕惯性力和履带张力之和。通过Matlab/SimuLink环境对所建模型进行了计算机仿真,并将仿真结果与实车实验结果进行对比分析,结果表明了模型的可信度。本文所建模型和建模采用的方法对履带车辆的系统设计和动力学分析具有积极的作用。     

重型装备空投视景仿真系统的设计与实现

针对军用运输机空投任务,基于重装空投过程的动力学分析,运用分离法将飞机与重装作为两个独立的实体、降落伞与重装视为一个整体,构建了在无控条件下机－物与伞－物两部分的动力学模型,结合视景仿真技术,使用 Unity 3D为开发引擎研制了一套包含飞机飞行动力学模型、重装出舱动力学模型、降落伞空投动力学模型及其关键数据实时显示、记录与打印的可视化虚拟环境,以计算数据驱动三维模型完成整个空投过程的关键动作,弥补了数值仿真系统不直观的缺点,增加了视景仿真系统的近真实性。结果表明：该视景仿真系统可以近似真实地还原空投过程、准确完成空投动作,为重型装备空投的分析与评估提供了参考。     

旋转伞-子弹系统动力学建模与仿真

为了更精确地模拟旋转伞-子弹系统的运动,基于第一类拉格朗日方程,建立了5刚体动力学模型并进行仿真计算。将伞绳处理为阻尼弹簧,将伞、弹等处理为刚体,用质心坐标和欧拉角作为广义坐标表达各刚体的位置,给出了约束方程,求解广义力; 建立了伞-弹系统动力学方程。利用模型对伞-弹系统的零初速下落过程进行仿真计算,得到子弹的转速及扫描角变化曲线,并设计伞塔试验对计算结果进行验证。对某末敏子弹系统的稳态工作过程进行模拟计算,结果表明,5刚体模型能较真实地模拟末敏子弹稳态扫描段的弹道特性,可为智能弹药系统的总体设计提供参考。     

某型飞机弹射救生人伞系统运动分析

建立了人伞系统的运动数学模型,对某型飞机К-36ДМ弹射座椅的人伞系统运动进行了分析计算,指出了在大海拔高原地区弹射救生中的安全性措施.     

飞船回收过程动力学建模与仿真

在一定简化假设的基础上,导出了旋量形式的降落伞、返回舱运动方程,建立了包括降落伞系统拉直、充气和充满阶段的仿真模型,可对飞船回收全过程进行集成分析.通过对某飞船空投试验的仿真分析以及与试验数据的对比,验证了模型的有效性.给出了主要的模型假设、分析方法和数学模型.该文的建模方法对于一般降落伞系统的仿真分析以及飞船回收系统性能分析具有重要意义.     

多管火箭炮刚柔耦合多体发射动力学仿真研究

以多刚体动力学和柔性多体动力学理论为基础,建立了刚柔耦合多体系统动力学方程;应用ADAMS、ANSYS软件,通过建立ADAMS模型,并在模型中引入柔性定向管,对某火箭炮系统进行了发射动力学仿真和分析,得到了全炮的受力及振动情况,为今后更精确的研究火箭炮的发射过程动力学特性提供了理论参考。     

某82 速迫新型供弹系统及其多体动力学仿真分析

针对目前速射迫击炮供输弹系统自动化程度不足的问题,基于82 速射迫击炮设计一种结构紧凑、供弹稳 定可靠的新型供输弹系统,并进行跨平台的机电系统联合仿真研究。供弹系统采用可抛弃弹荚供弹方式,能够实现 密排弹舱布置,提高系统携弹量,可快速完成迫击炮连续自动射击;为验证供弹系统供弹过程,利用动力学软件Adams 和控制分析软件Simulink,建立供弹系统多体动力学模型和机电联合仿真模型,并对其进行仿真分析。仿真分析结 果表明：控制系统动态特性稳定可控,可为物理样机设计提供理论依据。     

路面条件对自行火炮动力学特性影响的研究

提出了自行火炮多体系统动力学综合模型,其中动力学方程的最终形式可由程式化软件来完成.建立了在搓衣板型和麻花型路面上行驶时履带轮的支撑模型,对自行火炮在典型路面上行进时的动力学特性进行了仿真分析,得到了路面条件对自行火炮车体扰动以及方位和高低的扭矩的影响,为总体设计和运动性能评估提供重要的依据.     

末敏弹减速伞充气运动建模与仿真

针对降落伞具有非线性柔性变形的特点,应用了有限元技术来建立末敏弹减速伞充气运动模型。首先将减速伞三维模型离散成粒子系统。在考虑伞衣结构内力和内部气流运动基础上,建立充气运动的粒子节点动力学模型,其模型仿真计算结果与风洞实验的伞形运动变化、投影直径变化和动载变化规律基本一致。该理论研究非常适合在新型末敏弹减速伞的初步设计中应用。     

内装式空射运载火箭与载机分离研究

为了比较内装式空射运载火箭前向发射和后向发射的性能,在定性分析内装式运载火箭与载机分离过程的基础上,建立了内装式空射运载火箭采用前向发射和后向发射时的分离过程数学模型.其中运载火箭的数学模型是刚体运动模型,稳定伞的模型是质点模型,而伞绳的模型是弹簧阻尼系统模型.以此数学模型为基础,对两种发射方式的分离过程进行了仿真计算.结果表明,内装式空射运载火箭采用前向发射方式比采用后向发射方式具有较大的性能优势,但运载火箭的姿态控制是前向发射的技术难点.     

Dynamic Study on Rigid and Flexible Coupling System for Terminally Sensitive Submunition

A kinetic model of the rigid and flexible coupling system for terminally sensitive submunition is set up with Kane＇s method. The parachute is considered as a flexible body, the flexible displacement is expressed with modal spread method, the position of the parachute is expressed with a hybrid coordinate method, and the kinematics of the terminally sensitive submunition is analyzed. Ten generalized coordinates relative to the attitude of the terminally sensitive submunition are chosen, and the correlative generalized active forces, the generalized inertial forces, the generalized internal forces are calculated in turn. On the base of the Kane＇s method, the ten degrees of freedom dynamic equations for the coupled terminally sensitive submunition are finally set up. This model can be used to expediently simulate and analyze accurately the exterior ballistic trajectory of terminally sensitive submunition, and provide the overall design of the terminally sensitive submunition with some helpful references.     

Augmented Eigenvector and Its Orthogonality of Linear Multi-rigid-flexibel-body System

The orthogonality of eigenvector is a precondition to compute the dynamic responses of linear multi-rigid-flexi- ble-body system using the classical modal analysis method. For a linear multi-rigid-flexible-body system, the eigenfunction does not satisfy the orthogonality under ordinary meaning. A new concept augmented eigenvector is introduced, which is used to overcome the orthogonality problem of eigenvectors of linear multi-rigid-flexible-body system. The constitution method and the orthogonality of augmented eigenvector are expatiated. After the orthogonality of augmented eigenvector is acquired, the coupling of coordinates in dynamics equations can be released, which makes it possible to analyze exactly the dynamic responses of linear multi-rigid-flexible-body system using the classical modal analysis method.     

刚弹耦合多体系统增广特征矢量及其正交性

特征矢量的正交性是用模态方法求解多体系统动力响应的前提条件。对于刚弹耦合多体系统,振型函数不具有通常意义下的正交性。本文引入了多体系统增广特征矢量的概念,解决了多体系统特征矢量的正交性问题。系统地阐述了多体系统增广特征矢量的构造方法、正交性条件、正交性证明以及增广特征矢量的重要作用。利用增广特征矢量的正交性,可实现对多体系统动力学方程的坐标解耦,使得用模态方法精确分析动力响应成为可能。