导弹水下动机座垂直发射载荷建模与仿真

导弹在水下动机座垂直发射过程中,受到横向流与弹性减震环对弹体的耦合作用,造成弹体出筒过程的受力状态的复合特征,对弹体出筒安全有很大影响。为解决上述问题,基于流体力学和动力学理论,针对潜艇带速水下垂直发射导弹过程中导弹的运动特征、流体动力特性、弹体与弹性减震环的相互作用进行研究,建立了水下动机座垂直发射导弹的横向载荷计算模型和耦合算法,并给出了载荷仿真算例。结果表明：所建立的模型与计算方法可行,可为导弹结构设计和发射系统参数设计提供研究参考和依据。     

导弹动基座垂直发射出筒过程仿真分析

研究导弹潜载发射技术问题,水下垂直发射导弹的出筒姿态是影响其技战术性能的重要因素.为了确保发射率,提高姿态的稳定性,通过建立动基座水下垂射导弹的动力学模型,用数值仿真的方法研究了减震环抗压刚度、占空比和附加质量等发射条件对导弹在横向流作用下的受力和出筒姿态的影响.随着减震环抗压刚度和占空比的增大,导弹的出筒姿态渐优,但整个弹体和减震环的压缩振动的振幅和频率明显增大,导致弹体的工作环境恶化;弹体附加质量对整个发射过程的动力学参数影响较大.在上述条件下进行仿真的结果,对弹道出筒姿态影响因素的量化研究和对导弹发射系统的优化设计提供了参考依据.     

轴对称弹体非定常空泡流数值仿真

在水下弹体空泡优化建模的研究中,由于弹体水下运动过程中生成的空泡形态及特性,直接影响弹体出水时的表面冲击载荷及空中弹道的稳定性,最终决定射弹打击目标的准确性.为研究弹体水下变减速运动过程中的空化现象,利用FLU-ENT的自然空化模型与动网格技术,对水下轴对称弹体的非定常空泡流进行模拟计算.结果显示,弹体在变减速运动过程中所形成空泡的主体尺寸变化规律与SCAV软件一致,非定常空泡的长度和最大直径均随着自然空化数的增加呈现先增后减的变化趋势;在初始速度一定情况下,质量越大的弹体运动速度衰减越慢,同一空化数下所形成空泡的尺寸越大.     

大深度无动力运载器上浮弹道特性研究

研究无动力大深度布放导弹运载器出水动态优化问题,在姿态角、速度和角速度等参数满足一定性能指标要求时,能使导弹和运载器成功安全分离。由于无控制上浮弹道受几何外形、海流、海浪及发射速度等因素影响,使上浮特性不清。为此利用运载器流体动力参数,建立运动数学模型,研究运载器弹道,并在CFD软件上进行仿真,重点分析了运载器壳体长细比、鳍板展弦比和发射速度对弹道参数影响规律。结果表明,出水俯仰角随长细比和发射速度减小而增大,展弦比和发射速度对出水合速度影响较小。研究结果可以为导弹运载器外形和弹道设计提供一定参考。     

超空泡射弹尾拍运动流固耦合动力学响应研究

基于ANSYS软件和CFX软件的双向隐式交错迭代法对超空泡射弹尾拍运动过程中的流固耦合响应进行了研究,结构响应仿真采用有限元法、流场仿真采用分相流模型和SST湍流模型,重点比较分析了流固耦合作用对射弹运动姿态和流体动力的影响,给出了尾拍过程中弹体应力的变化规律.     

潜空战术导弹纵向特性分析及控制系统设计

对潜空战术导弹的水下和空中运动分别建立了纵向质心运动方程,分析了出水前后的弹体纵向特性并完成了经典方法的控制系统设计,最后分别给出了Simulink质心弹道和六自由度弹道对比仿真验证;结果表明,潜空导弹质心运动方程可简捷有效地设计期望弹道和分析弹体特性,据此设计出的控制系统可以顺利实现对潜空导弹的全程控制,提供了一套完整的潜空战术导弹纵向特性分析方法和控制系统设计方法。     

质量矩导弹变质心姿态控制规律研

针对质量矩导弹变质心控制问题,提出一种基于模糊逻辑的姿态控制规律.首先建立了姿态运动模型;其次设计了滑块位置对应的模糊规则表,并通过分析角加速度和遍历隶属函数的关系,对滑块位置进行协调,同时利用遗传算法对控制参数进行校正;再次,通过分析滑块运动特性得到滑块可行的响应时间选取范围;最后讨论了系统的稳定性,对弹体相关参数进行约束,并对单通道扰动模型进行了分析.仿真结果表明,该控制律能有效实现导弹的姿态调整.     

质量矩导弹变质心姿态控制规律研究

针对质量矩导弹变质心控制问题,提出一种基于模糊逻辑的姿态控制规律.首先建立了姿态运动模型;其次设计了滑块位置对应的模糊规则表,并通过分析角加速度和遍历隶属函数的关系,对滑块位置进行协调,同时利用遗传算法对控制参数进行校正;再次,通过分析滑块运动特性得到滑块可行的响应时间选取范围;最后讨论了系统的稳定性,对弹体相关参数进行约束,并对单通道扰动模型进行了分析.仿真结果表明,该控制律能有效实现导弹的姿态调整.     

基于滑模趋近律的防空导弹垂直发射姿态控制研究

为了实现一种针对光纤制导的低空战术防空导弹垂直发射过程的姿态控制,首先利用四元数在弹体坐标系下对垂直发射的防空导弹建立了运动方程,并在纵向通道利用小扰动线性化理论将运动方程简化为状态空间模型,然后设计了基于滑模趋近律的姿态控制律,最后建立了Simulink六自由度弹道仿真模型并进行了数字仿真验证,结果表明:基于四元数的运动方程形式运行有效,基于滑模趋近律的姿态控制律可实现对防空导弹垂直发射的有效控制.     

多数据融合在导弹遥测监控视景仿真的应用

针对目前传统遥测系统在获取导弹的姿态参数、环境参数和工作状态数据显示不够直观且不利于监控和显示飞行轨迹的问题,设计了遥测监控视景仿真系统。该系统通过卫星通信模块将采集到的弹道姿态参数信息利用卡尔曼滤波算法进行数据融合后传输到用户终端,实时驱动视景仿真系统中导弹三维仿真场景以便直观形象真实地显示导弹运动状态。实验结果表明了该系统可多次多视角重复观测导弹飞行状态,可实时再现导弹飞行发射过程,有利于提高导弹研发效率并显著降低研发成本。     

新型潜艇运动仿真器的设计与实现

应用现代仿真技术，图形技术和计算机控制技术，研制的三自由度可载入运动仿真器，是集实时仿真环境，实时及欠实时图形显示功能，并采用计算机实时控制实现的新型潜艇和船用仿真器，用该仿真器实时仿真潜艇的运动，不仅可以研究驾驶人员的操纵对艇运动性能的影响；而且，在仿真如何操艇，才能在最短时间内，具备水下发射导弹的条件，潜艇水下发射导弹时，弹艇之间的相互影响等等过程中，都将发挥重要作用。     

基于运动仿真的故障知识获取研究

本文利用机械制造与设计软件PRO/EMechanism模块对某型发射车建模并利用装配模块将其安装,进行运动仿真,获得导弹发射车的发射程序过程的可视化资料,获取运动-故障之间的对应关系,建立智能诊断专家系统知识库,为解决专家系统知识获取的“瓶颈”问题提供一个新的思路。     

Gas�Cliquid flow stability and bubble formation in non-Newtonian fluids in microfluidic flow-focusing devices

This communication describes the gas–liquid two-phase flow patterns and the formation of bubbles in non-Newtonian fluids in microfluidic flow-focusing devices. Experiments were conducted in two different polymethyl methacrylate (PMMA) square microchannels of, respectively, 600 × 600 and 400 × 400 μm. N₂ bubbles were generated in non-Newtonian polyacrylamide (PAAm) solutions of different concentrations. Slug bubble, missile bubble, annular and intermittent flow patterns were observed at the cross-junction by varying gas and liquid flow rates. Gas and liquid flow rates, concentration of PAAm solutions, and channel size were varied to investigate their effect on the mechanism of bubble formation. The bubble size was proportional to the ratio of gas/liquid flow rate for slug bubbles and could be scaled with the ratio of gas/liquid flow rate as a power–law relationship for missile bubbles under wide experimental conditions.     

导弹抗干扰仿真系统设计与实现

由于目前导弹抗干扰性能缺乏有效评估手段和对抗仿真平台,为了研究导弹在中制导阶段受电子干扰的作战性能,解决导弹全程动态仿真和系统扩展等问题,提出建立高层体系结构(High Level Architecture,HLA)的三方对抗仿真系统。采用仿真进程管理软件控制系统仿真进程,建立干扰效果计算模型,计算中制导阶段受到敌方电子干扰的影响,实时仿真导弹飞行弹道,并可以通过三维视景软件实时显示整个对抗过程。建立的系统实现了导弹全程的动态仿真,经实验证明,可以有效地评估导弹在电子干扰下作战性能,具有较好的可扩展性。     

Applications of textured surfaces on bubble trapping and degassing for microfluidic devices

This paper introduces a passive degassing mechanism using textured surfaces to trap and transport bubbles, and then using hydrophobic porous membranes to vent out bubbles in a microfluidic system. The bubble trapping ability is achieved by creating nanostructures to promote bubble nucleation and coalescence on the sidewalls of KOH-etched concave pits in a silicon substrate. The substrate, which is bonded with a porous membrane, is placed in a liquid system with chemically generated CO₂ bubbles to examine the degassing ability. The results validate that the bubbles can be easily trapped on the surfaces with nanostructures, and then vented through the porous membrane. Our proposed approach possesses the advantage of simple fabrication, great structure robustness, and effective bubble trapping and removing abilities, which show their great potential as economic, passive means of preventing the gas byproducts from blocking surfaces and improving the efficiency of microfluidic systems during operations.     

Collapse of micrometer-sized cavitation bubbles near a rigid boundary

The interaction of cavitation bubbles with a rigid boundary and its dependence on the distance between bubble and boundary is investigated experimentally. Individual cavitation bubbles, with a maximum radius of 150?μm, are generated by using pulsed high-intensity focused ultrasound. Observations are made with high-speed photography with framing rates of up to 200?million frames per second and exposure time of 5?ns, and the spatial resolution is in the order of a few micrometers. The significant parameter of this study is the non-dimensional stand-off parameter, γ, defined as the distance between the ultrasound focus and the rigid boundary scaled by the maximum bubble radius. Both the velocity of the liquid jet developed during bubble collapse and the maximum pressure of the shock wave emitted during bubble rebound show a minimum for γ?≈?1 and a constant value for γ?>?3. The maximum jet velocity is slightly smaller than the corresponding values obtained in the case of millimeter-sized bubbles and ranges from 80?m/s (at γ?≈?1) to 130?m/s (for γ?>?3). No jet formation was observed for γ?>?3. The shock wave pressure, measured at a distance of 5?mm from the emission center, ranges from 0.2?MPa (at γ?≈?1) to 0.65?MPa (for γ?>?3). These values are an order of magnitude smaller than those obtained in the case of millimeter-sized bubbles. The shock wave duration is almost independent of γ at a value of about 75?ns. For large γ values (γ?>?3), a large percentage of the bubble energy (up to 60?%) is transformed into the mechanical energy of the shock wave emitted during bubble rebound but, for γ?≈?1, the conversion efficiency decreases to 30?%. Independent of the relative distance between bubble and rigid boundary, the shock pressure decays proportionally to r ^?1 with increasing distance r from the emission center. The results are discussed with respect to cavitation damage and collateral effects in pulsed high-intensity focused ultrasound surgery.     

天基信息支持导弹对海打击应用优化仿真分析

目前，海上远程精确打击主要依靠舰载预警机、无人机和微波超视距雷达等舰上自有手段为反舰导弹提供目标指示信息，存在探测距离有限、留空时间短、信息要素不完整等问题，在远海作战中不能为导弹提供持续、远距离目标指示信息，制约了导弹武器的作战效能。近年来，随着卫星遥感技术的快速发展，天基信息凭借其“站得高、看得远”的特点在支持导弹对海精确打击应用方面的能力逐步提升。通过分析构建影响天基信息支持导弹对海精确打击的关键影响因素模型，开展目标定位精度、时延等影响因素对导弹捕获概率仿真分析，仿真结果表明提高目标定位精度、缩短目标指示信息时延可有效提升天基信息支持导弹武器捕获目标概率，据此提出了天基信息支撑导弹对海远程精确打击在工程设计和应用方面的优化思路和建议，为天基信息支持导弹对海远程精确打击研究提供借鉴。     

MapX在导弹作战想定态势图的应用与实现

针对某战术导弹训练系统中实现导弹作战过程可视化的要求,在分析MapX功能特性的基础上,应用MapX组件技术在VC++环境上实现了导弹作战过程飞机及导弹飞行轨迹态势图的绘制.结合态势图中真实地理信息下航迹显示功能的实现,重点阐述了MapX中图层绘制技术的应用.     

基于丝网传感器的气水两相流流型转换测量

两相流流型有助于两相流体结构与运动规律的研究,是开展气水两相流研究的基础。为了探究各种流型之间转换过程中的流体动力学现象,利用丝网传感器(Wire Mesh Sensor,WMS)通过对50 mm内径的垂直管道不同流动条件下各种流动形态的空隙率、气泡分布及其变化过程成像测量表明在水相表观流速不变,气相表观流速增加的条件下,从泡状流到弹状流过渡过程中,均匀分布的离散小气泡密度逐渐增加,管道中心气泡浓度逐渐高于管壁,管道中心小气泡开始碰撞聚合形成大气泡;随着水相表观流速减小,进一步增加气相表观流速,弹状大气泡破裂成若干不规则气泡,向下一个流型过渡。     

基于虚拟仪器的导弹发射设备状态检测实验系统

文章基于虚拟仪器技术设计开发了导弹发射设备状态检测实验系统,详细介绍了系统软硬件的设计与实现方法。该系统的应用成功的实现了在实验室条件下对导弹发射设备在操作过程中的状态检测。