超空泡射弹动力学稳定性分析

运用动力学方法研究了超空泡射弹在水中的稳定性,建立了水中运动的数学模型。分析表明:细长型的弹丸外形设计加快了射弹在弹丸轴方向上运动的衰减,对弹丸在水中运动的稳定性有很大的影响,能提高弹丸水中运动的稳定性。     

重力对超空泡射弹稳定性的影响

研究了重力对超空泡射弹水中运动稳定性的影响。根据射弹在水中是否与空泡壁发生碰撞的2个状态,建立了射弹运动稳定性数学模型。分析表明,对于相同质量和长度的射弹,射弹质心靠前或射弹头部质量密度较大,有利于射弹运动稳定性。     

水下超空泡射弹研究综述

对国外水下超空泡射弹研究状况进行了综述,介绍了水下超空泡射弹的原理及应用情况,总结了水下超空泡射弹的研究方法及相关进展,分析了研究中的关键技术问题,最后对未来发展趋势进行了展望。     

跨超音速射弹的超空泡数值模拟

使用Fluent6.3的UDF功能,研究了射弹在水中跨超音速下产生的超空泡流场.在Mixture模型下分别计算了水不可压和可压两种状态下超空泡射弹的流场,对两种状态下流场做了对比分析,表明在跨超音速下,水的可压缩性会增加射弹的阻力;另外,模拟了可压单相流的射弹流场,得出射弹周围温度场的分布,结果表明射弹运行的结果会产生大量的热;最后将Fluent6.3的计算结果同Fluent6.2的计算结果做出对比.     

水下高速射弹超空泡流特性分析

基于Rayleigh—Plesset方程的单一介质可变密度混合模型,建立了水下高速射弹自然空化流动的多相流模型,通过商业软件Fluent自定义函数将边界条件中的来流速度改写为时间函数并嵌入到软件中,分析了射弹在水下高速运动过程中超空泡几何形态的变化规律及其阻力特性,仿真结果表明：超空泡的相对长度、相对直径以及长细比随空化数增加而减小;超空泡的长细比越大,射弹的阻力系数越小;随着射弹速度衰减,射弹总阻力系数增大。     

超空泡射弹火炮武器应用现状研究

超空泡减阻技术作为一种革命性减阻技术,应用于火炮武器领域后,可使火炮武器系统具备水下作战能力。通过分析国外超空泡射弹火炮武器的发展现状,对超空泡射弹火炮武器反水雷作战的技术优势及其应用前景进行了探讨,分析了超空泡射弹火炮武器研制过程中的关键技术。超空泡减阻技术将实现火炮武器水下作战跨越式发展,对未来水下近程防御作战方式和装备发展产生革命性作用。     

水下超空泡高速射弹数值分析与试验

利用Fluent软件对水下超空泡高速射弹流场超空泡特性、尾拍、水下有效射程进行了分析,并进行了试验验证。在此基础上展望了超空泡技术应用于水下高速射弹的前景。     

衡重参数对超空泡射弹有效射程的影响

为研究衡重参数对超空泡射弹有效射程的影响,基于流体体积多相流模型和刚体空间运动方程组,建立超空化流场和刚体运动相耦合的仿真方法,通过与文献\[23\]试验结果对比验证仿真方法的合理性。通过仿真计算研究超空泡射弹的水下弹道运动特性,获得质心位置、质量等典型衡重参数对射弹有效射程的影响规律。研究结果表明：超空泡射弹的水下弹道具有稳定尾拍现象,尾拍的波长和振幅近似恒定;后移质心可有效增加超空泡射弹的水下增程,质心位置后移9%,水下射程提高14%;增加射弹质量可显著增加水下射程,质量增大150%,水下射程提高70%。     

超空泡射弹对水雷侵彻的数值模拟

以某型水雷为研究对象,通过结构及功能分析、毁伤级别的确定以及构建水雷功能毁伤树,建立了水雷目标易损性模型;分析了超空泡射弹水下侵彻水雷目标的一般过程,建立了水雷等效靶模型;采用AUTODYN完成了水下超空泡射弹对水雷侵彻毁伤过程的数值仿真.仿真结果表明,钨芯射弹在相应临界速度下能够穿透水雷壳体并破坏引信舱内部构件,造成水雷失效.     

水下射弹典型空化器的超空泡形态特性分析

基于均匀多相流假设,建立了水下射弹自然超空泡流动的多相流CFD模型,研究了圆锥和圆盘2种头形空化器的超空泡形态特性,分析了空化数、头形、半锥角、空化器直径等对超空泡形态特性的影响,圆盘空化器有利于水下射弹形成超空泡流.在此基础上,通过FLUENT软件的自定义函数将边界条件的采流速度转化为时间的函数,数值模拟了圆盘空化器水下射弹的空泡流发展过程,分析了射弹在水下运行过程中空泡形态的变化特性.结果表明,射弹在水下航行中,表面形成的超空泡长径比很大,随着空化数的增加,超空泡流迅速衰减.     

脉冲修正弹药动态稳定性分析

为保证脉冲修正弹药控制系统的鲁棒性,分析研究了基于脉冲发动机直接力控制的2维修正弹药的飞行动态稳定性,建立了弹体六自由度模型和传递函数模型,求出弹体在受脉冲力扰动时弹体攻角变化,以此分析弹体动态稳定性.分析了单台发动机总冲、发动机推力轴心与质心距离、弹体静稳定裕度以及发动机连续工作个数等影响弹体动态稳定性因素,仿真结果表明,发动机位置距离质心越近,发动机冲量越大,静稳定裕度越大,脉冲修正弹药动态稳定性越好.     

水下超空泡航行器巡航段稳定控制

为研究水下超空泡航行器巡航段稳定控制,保证弹道的可靠性,提出了对超空泡航行器的纵平面、水平面和横滚进行稳定控制.从超空泡航行器流体动力产生的机理出发,提出了一种适应于稳定控制的流体动力布局,建立了航行器空间运动模型,采用空化器首舵对航行器巡航段进行控制,利用极限操舵的控制模式降低了三通道之间的耦合.针对超空泡航行器稳定控制进行了系统动态特性仿真.仿真结果表明弹道航向稳定、深度偏差小、横滚振荡幅度可控;航行器运动参数可迅速达到期望值,过滤过程和稳定性满足系统要求,鲁棒性强.     

固定鸭舵双旋弹动态稳定性分析

针对一种固定鸭舵双旋弹,研究了滚转角控制量任意时变条件下的动态稳定性问题。在弹体固定面坐标系中给出固定鸭舵双旋弹的力方程组和力矩方程组,建立了角运动状态空间模型。运用Lyapunov方法研究了固定鸭舵双旋弹的动态稳定性问题,证明可以通过求解一个Riccati形式的线性矩阵不等式来判断其动态稳定性。利用复数平方根计算方法得出稳定因子表达式,基于界实引理定义了绝对稳定H_∞范数。提出固定鸭舵双旋弹的绝对稳定性判据,包括稳定因子约束和绝对稳定H_∞范数约束,外弹道仿真结果验证了该稳定性判据的正确性。     

超空泡运动体结构的随机动刚度特性分析

采用半解析有限元法建立了振动方程,并对其进行解耦和傅里叶变换,得到了确定性动刚度表达式;考虑结构参数随机性,将泰勒展开法和随机因子法相结合,推导了动刚度的随机性表达式,并讨论了各种随机因素对动刚度均值和变异系数的影响。计算表明:弹性模量随机因子的标准差对动刚度随机性的影响最突出;其他随机因素不变,弹性模量随机因子的标准差增大1 倍时, 3 个极小值点的动刚度均值减小比例均为46. 7%,2 个极大值点的动刚度均值减小的比例依次为 27. 4%、3. 6%;结构参数的变异性为弱变异时,极值点的动刚度的变异性则表现为中等变异,甚至强变异。     

防空制导炮弹有控弹道动态稳定性分析

简述了弹丸动态稳定性的研究状况。针对一对鸭舵、尾翼稳定式防空制导炮弹,建立了鸭舵控制作用下的有控弹道角运动模型,采用李雅普诺夫直接法导出有控炮弹自由运动动稳定条件。通过求解角运动方程,分析了舵面偏转条件下的弹丸受迫运动稳定性,分别讨论了影响自由运动和受迫运动稳定性的因素。结果表明,舵面参数与弹丸转速是影响有控弹道动稳定的主要因素,须在气动布局参数设计和弹道设计时加以合理控制。     

基于二维分岔的超空泡航行体非线性动力学特性分析

基于二维分岔图,利用相轨图、时域仿真图、Lyapunov指数谱等动力学分析工具分析了超空泡航行体复杂的动力学行为,探讨了超空泡航行体运动状态随尾翼偏转角反馈控制增益及空化数的变化规律,确定了航行体稳定运动的条件和参数范围。结果表明:随着参数的变化,超空泡航行体的动力学行为中存在分岔、混沌、周期窗等丰富的非线性物理现象; 合理调整尾翼偏转角,能够有效抑制航行体的振荡与冲击。研究结果对超空泡航行体控制器的设计具有重要的指导意义。     

装甲装备中人的可靠性统计与分析

对7种型号的装甲装备在试验、使用中出现的人为差错进行了统计分析,研究了人为差错与装甲装备本身故障的比例,分析人为差错的原因,得出装甲装备的人一机系统中人为差错的分布规律,并计算了6种型号装甲装备的人为差错率以及人的可靠度。     

基于动态规划的导弹装备可靠性优化方法

可靠性是导弹武器装备重要战术技术指标,导弹武器装备的可靠性优化能够起到节约研制成本、提高装备性能的作用,对导弹武器装备的研制工作具有重要意义。针对费用和质量约束下的导弹装备可靠性优化问题,建立了通用的可靠性优化数学模型,并采用动态规划方法进行求解。通过对某型导弹前舱可靠性设计的优化分析,验证了方法的有效性,同时表明建立的数学模型能够解决部件费用、质量与备用元件数不成正比关系的系统可靠性优化问题,因此具有更广泛的适用性。     

基于物理特性参数的可靠性评估

在运用科学的评估方法进行装备任务可靠性评估时,针对大型机械装备在有限的试验时间内难以得到足够的失效数据,甚至没有失效数据的问题,基于物理特性参数进行任务可靠性评估成为行之有效的途径。简述了基于物理特性参数任务可靠性评估的基本流程,探讨了基于Kendall相关系数的系统非线性相关性分析方法和基于核回归的输入输出变量回归关系建模方法,并给出了基于核回归的输出参数条件概率分布理论和装置任务可靠性评估方法。以某大型复杂机械液压装置为例,通过监测装备的性能参数变化,使用可靠度的计算方法,实现了装置任务可靠性水平评估的目的。