基于四元数法变换的末敏弹扫描运动研究

针对用欧拉角方程描述末敏弹旋转扫描运动时可能会因出现奇异点而退化的问题,采用四元数表示末敏子弹弹体的欧拉角和欧拉方程,对末敏子弹的运动学方程组进行了变换。为了验证四元数变换模型的正确性和在描述末敏弹稳态扫描运动时的优点,用欧拉方程组模型与四元数变换模型进行了对比仿真。仿真结果表明,基于四元数法变换的弹道模型能够正确反映末敏弹稳态扫描的物理规律,可以很好地形成所需扫描轨迹,在计算中不会出现奇点,比欧拉方程模型更适于描述末敏弹扫描的大幅度不确定姿态运动。     

单翼末敏弹扫描运动研究

稳态扫描技术是末敏弹系统研制过程中的关键技术之一.本文在分析末敏弹现有稳态扫描技术优缺点的基础上提出了一种新的技术,即用端部配重的单侧翼,也即用人为的子弹质量和空气动力的强非对称实现稳态扫描.分析了此种末敏弹系统的受力情况,建立了系统的二体运动模型,并详细讨论了此模型中约束力及约束力矩的消元化简方法,推导出了适于上机编程的标准形式的方程组,并用其编制了诸元计算程序.程序算例表明这种结构可以实现稳态扫描并用作稳态扫描装置,该动力学模型可以用于末敏弹总体及其稳态扫描装置设计的研究中.     

一种新的评估末敏弹扫描参数对目标影响模型

为了研究末敏弹稳态扫描参数对目标的影响,提出了一种评估末敏弹扫描参数对目标影响的模型.建立了稳态扫描参数影响下的末敏子弹对目标影响模型,并运用MATLAB提供的非线性规划最优化理论进行了仿真.仿真结果表明:当转速为5 r/s,落速为9 m/s,扫描角为30.,敏感器探测距离为115 ～ 145 m时,末敏子弹最适宜作用目标.所提出的研究思路与方法为末敏弹设计提供一定的帮助,研究内容对分析末敏弹作战效能具有一定的指导意义.     

S-S型旋翼末敏弹气动特性规律研究

无伞末敏弹的稳定尾翼在母弹开舱前包裹于子弹外壁,因威力要求,子弹直径需要尽可能大,导致稳定尾翼的厚度较小,而末敏子弹下落速度较快,尾翼极易在空气动力的作用下发生挠曲变形。为深入分析尾翼结构参数对末敏弹气动特性及尾翼挠曲变形的影响规律,采用双向流体-固体耦合方法对S-S型旋翼末敏弹进行分析。研究结果显示：末敏弹阻力系数随弯折角α₂₁的增大呈递增趋势,而随其余3个弯折角的增大呈递减趋势;转动力矩系数随4个弯折角的增大均呈递增趋势,随4个弯折比的增大均呈现准线性递增趋势,随两翼长宽比的增大呈递减趋势。高塔自由飞行试验结果表明,末敏弹阻力系数和转动力矩系数的仿真误差分别不超过7.8%和6.1%,证明了双向流体-固体耦合方法分析无伞末敏弹气动特性的可行性与正确性。     

基于目标双参数的末敏弹扫描角自适应调整

针对末敏弹稳态扫描参数恒定,扫描规律一定,对不同参数目标,可能导致漏扫甚至无法及时发现目标的问题,提出了一种基于目标速度与长度的扫描角自适应调整方法.建立了末敏子弹扫描目标的关系模型,通过MATLAB进行了初始扫描角以及稳态扫描扫描角的确定.仿真结果表明:文中提出的扫描自适应调整方法,能快速调整扫描角,提高了扫描效率,便于及时发现目标,对末敏弹设计提供了一定的理论支持和数据参考.     

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。     

基于集群目标的末敏弹效能仿真模型

文中基于打击集群目标,针对末敏子弹稳态扫描阶段的全过程,包括稳态扫描、弹目交会、探测识别、命中毁伤等过程,建立了数值仿真模型。同时介绍了以耗弹量、毁伤目标相对数和效费比为效能评价指标的计算方法,并结合示例计算了不同条件下的末敏弹效能。仿真结果表明,该仿真模型及方法可为末敏弹装备论证、设计及作战使用提供参考。     

末敏子弹稳态扫描角仿真模型研究

基于末敏弹的工程实践以及目前末敏子弹稳态扫描的研究现状,提出了以系统参数优化为目的的扫描角双频仿真模型。针对某末敏子弹,通过对实测扫描角数据的处理,获得了模型中相关参数的取值范围,并依据实际结果进行了扫描角模型对比。仿真结果表明,采用双频扫描角模型得到的目标捕获概率和命中概率与实际结果相比误差较小,优于单频扫描角模型。     

S-S双翼末敏弹气动外形优化设计

为获得S-S 型双翼末敏弹最佳尾翼气动外形,基于计算流体力学和正交试验方法,以S-S 型末敏弹模型的气动参数为源数据,对尾翼弯折面积和弯折角两因素组合进行优化设计,得到了此类型末敏弹尾翼参数对气动特性影响的主次关系,并提出了满足最大阻力系数和最大极阻尼力矩系数的末敏弹尾翼结构。结果表明:优化所得气动结构比优化前模型阻力系数提高7. 11%,极阻尼力矩系数提高15. 77%。高塔自由飞行试验结果显示:优化所得气动外形末敏弹落速为30. 0 m/ s,转速为11. 5 r/ s,下落过程中落速和转速及扫描角保持稳定,满足稳态扫描的要求。     

基于MATLAB/Simulink的末敏弹弹道仿真

文中介绍了基于MATLAB/Simulink的末敏弹弹道仿真方法.首先根据末敏弹的工作原理,将末敏弹的弹道分为减速减旋阶段和稳态扫描两个阶段分别建模,并给出了末敏弹弹道的动力学模型.然后介绍如何采用MATLAB/Simulink模块化的方法建立仿真模型,并进行了仿真计算.仿真结果比较好的模拟了末敏弹的弹道特性,能够满足末敏弹稳态扫描的要求,可以为末敏弹的总体技术设计提供帮助.