新型火箭发射平台动力学仿真与优化研究

针对基于连杆机构的新型火箭发射平台驱动力矩优化问题,建立了该新型火箭发射平台动力学模型,利用ADAMS软件,进行了无平衡机和有平衡机情况下系统动力学仿真,通过对仿真结果进行分析,比较有平衡机和无平衡机两种情况下系统机构在运动状态的受力状况,并用参数化优化设计方法、以驱动力矩最小为目标,利用ADAMS软件对平衡机的参数进行了优化设计,显著降低了机构的驱动力矩。研究结果为进一步开展新型火箭发射平台研究提供了理论依据和设计基础。     

新型水平发射近空间飞行器可行性分析

针对采用组合发动机作为动力系统,以水平发射模式起飞的新型近空间飞行器建立动力学模型,通过数值计算,论证通过航天航空技术的结合实现飞行器近空间巡航的可行性,研究相应参数对近空间飞行器运载能力的影响,分析计算结果对近空间飞行器设计具有参考价值.     

发射车建模与仿真的VV&A应用探索

发射车建模与仿真的校核、验证和确认(Verification Validation and Accreditation,VVA)是建模与仿真过程中保证模型可信度的重要环节,简要论述国内外VVA的基本概念、研究与应用现状和应用方法。介绍发射车仿真及VVA应用现状,提出发射车建模与仿真中VVA的应用方法以及发射车建模与仿真的VVA应用发展途径。     

车载冷发射刚柔耦合动力学建模与仿真

为了分析大跨度柔性车架和起竖托架对车载冷发射系统动态响应的影响,满足快速化和精确化仿真的需要,针对车载冷发射系统典型结构和弹射物理过程,基于笛卡尔坐标方法描述体的运动,以适应发射车约束复杂的特点。采用浮动坐标系方法描述柔性体的变形,通过模态综合法缩减系统的自由度数,并提出采用赫兹接触模型模拟弹重的释放过程,最终建立了车载冷发射系统刚柔耦合动力学快速仿真模型。分别基于弹射模拟试验系统和实装系统对仿真模型进行了试验验证和仿真验证,并进行了车载冷发射刚柔耦合动力学响应分析。结果表明：提出的刚柔耦合仿真模型能够快速有效地分析车载冷发射弹射过程的动态响应特性,满足工程设计的需要;柔性车架模型比刚性车架模型更合理,而且弹射过程发射管口x向相图的奇异点为稳定焦点,说明车载冷发射系统能够恢复到稳定平衡状态。     

车载防空导弹行进间发射过程动力学数值分析

利用自回归（AR）模型对不同等级随机路面进行数值模拟,建立了车载防空导弹的行进和发射一体化多柔体动力学模型。根据行驶动力学仿真结果,确定了最恶劣发射时刻。结合分析结果完成了行进间发射动力学仿真,获得了导弹姿态参数。分析了路面和车速对防空导弹行进间发射精度的影响。利用自回归（AR）模型对不同等级随机路面进行数值模拟,建立了车载防空导弹的行进和发射一体化多柔体动力学模型。根据行驶动力学仿真结果,确定了最恶劣发射时刻。结合分析结果完成了行进间发射动力学仿真,获得了导弹姿态参数。分析了路面和车速对防空导弹行进间发射精度的影响。研究结果表明,B级路面上3种车速均能安全发射,C级路面上车速受限于25 km/h.     

导气与枪管浮动混合式自动机动力学特性研究

为了研究导气与枪管浮动混合式自动机在高初速榴弹发射器上应用的可行性及通过调节导气装置结构参数匹配枪管组件与枪机框组件后坐能量达到降低武器系统后坐力的目的,基于气体动力学理论和热力学理论,推导考虑热量散失及枪管浮动作用的内弹道和导气装置气流问题的基本方程组。利用该计算模型对高初速榴弹发射器发射动力学进行仿真,得出武器系统自动机运动特性曲线及后坐力随时间变化的曲线。将仿真结果与实验结果进行对比,验证模型的正确性。探讨导气装置导气孔直径、导气孔开孔位置、导气室初始容积结构参数对导气室气体压力变化的影响规律,并分析其对自动机速度曲线及后坐力的影响。在完成自动机自动循环的前提下,采用导气与枪管浮动混合式自动机可将武器的最大后坐力控制在1 100 N内,实现武器低后坐发射。     

基于动力学仿真的引信故障自动分析系统研究

将非线性规划、随机模拟与多体系统发射动力学与引信机构动力学结合,建立了基于系统动力学仿真的引信故障自动分析系统,能够对引信机构在多种弹道环境下的动态特性进行数值仿真,并自动分析引信系统是否可能发生故障。引信故障自动分析系统已在某引信的故障分析中得到应用,为引信系统故障分析提供了有效的自动分析工具。     

海上柔性并联平台空间动力学建模与分析

针对某海上螺旋副-虎克铰-球铰(HUS)柔性并联平台由快速稳定和大负载引起的支撑连杆弹性变形和负载瞄准位置偏差问题,进行了空间弹性动力学建模。采用模态函数和空间等截面梁单元模型对弹性连杆进行空间建模,基于虎克铰和球铰连接的连杆为两自由度空间运动,推导了空间单元坐标与系统坐标的两自由度转换矩阵,利用平台的运动学和动力学约束条件建立了HUS柔性并联平台的空间弹性动力学方程;运用Newmark方法对弹性动力学方程进行离散求解,分析了平台的弹性动力学响应和支撑连杆的最大动应力,并进行了动力学测试实验;进一步分析了弹性变形对负载瞄准精度的影响。研究结果表明：由弹性变形引起的支撑点最大位移为2.45 mm,且x轴明显大于y轴和z轴;由弹性角位移引起最大位置偏差为1.35 m. 实验结果与仿真结果一致,验证了数值建模的有效性。     

高压弹射装置内弹道二维模型及发射腔内流场特性分析

高压弹射装置中火药先燃烧积聚成高压气体,后瞬间打开,弹射弹丸攻击目标。为了掌握这一过程中发射腔内流场的复杂变化,建立了高压弹射装置内弹道二维气相模型,采用Runger-Kutta算法和MacCormark差分格式耦合方法进行数值模拟,并将计算所得的压力曲线与试验结果进行对比,验证了数值计算的可靠性。进一步根据计算得到发射腔内气体压力、速度等参量的分布情况,分析发射腔内的流场特性。结果表明,弹射关键阶段在弹丸启动的较短时间内,高压气体大小和分布是影响弹丸弹射效果的直接因素。     

复合材料易碎弹实验测试与仿真分析研究

基于分离式霍普金森压杆(SHPB)实验获取复合材料易碎弹及航空有机玻璃的材料动态力学参数,选择合理描述易碎弹与有机玻璃材料的本构模型;采用显示动力学分析软件LS-DYNA中的光滑粒子流体动力学(SPH)方法对易碎弹侵彻靶板全过程进行仿真分析。通过仿真分析研究易碎弹着靶速度、入射角度对弹体破碎和靶板毁伤的影响规律,对比不同工况下子弹的破碎效果及毁伤性能,分析总结相关规律。结果表明:子弹的破碎效果及毁伤性能随着入射速度的增大提高明显;相同速度下,子弹垂直入射靶板其破碎与毁伤效果均要优于倾斜入射靶板。数值模拟方法及结果为易碎弹的研制提供了一定的理论参考依据。     

冷弹射系统动力学响应与油气悬架优化设计

为了提高全轮支撑冷发射时导弹的出筒精度,基于4轴连通式油气悬架导弹发射车,推导出4轴连通油气悬架数学模型并验证了AMESim仿真模型的正确性;建立了基于ADAMS/Simulink/AMESim的联合仿真模型,以发射筒筒口纵向位移均方根值为优化目标,以油气悬架系统的蓄能器容积、初始充气压力和阻尼孔直径为设计变量,选择车体倾斜0°,起竖角为90°这一工况,应用遗传算法进行优化设计。结果表明：优化后筒口纵向位移均方根值降低了61.1%,提高了导弹出筒精度;发射车的俯仰姿态角位移和各轴载荷分配得到较好的改善,发射系统的稳定性得到提高。基于遗传算法的联合仿真方法可同时提高导弹的出筒精度和发射系统的稳定性,并为解决工程实际问题提供参考。     

Analysis on Thermal Current Field in Powertrain Cabin of Tracked Vehicles With Electric Transmission System Configuration-2

The electric transmission system congfiguration-2 is one of the main electric drives for tracked vehicles. The geometrical model for the power-train cabin is established and the preliminary design for its cooling system is implemented.The mathematic model is established for thermal current field computation, simulation and analysis in the powertrain cabin. The three-dimensional structure of the powertrain cabin is optimized. The validity of the cooling system design is proved. The foundation for optimizing the whole electric transmission system configuration is laid.     

存在动不平衡的旋转弹丸外弹道绕质心运动过程中引信惯性力分析

为了给引信安全性和可靠性设计提供准确的外弹道力学环境,应用刚体动力学理论,建立了存在动不平衡角且引信轴线与弹丸旋转轴线不平行的旋转弹丸在外弹道上绕质心运动时引信所受惯性力数学模型,得到了引信零部件因弹丸绕质心运动产生的惯性加速度在轴向、径向和切向分量的计算公式。应用ADAMS软件仿真验证了理论分析的可信性。由受力分析可知,当引信轴向运动零部件质心、弹丸质心与各轴线在同一平面内,且引信轴向运动零部件质心与弹丸惯性主轴的距离最大时,引信轴向惯性力和径向惯性力均比传统计算结果大幅度增加（算例155 mm口径火炮达到数倍）。通过仿真引信轴向运动零部件的运动过程可知,在周期性波动且波动幅度较大的各向惯性力作用下,即使径向惯性力与切向惯性力远远大于轴向惯性力,也不能阻止引信轴向运动零部件在轴向惯性力作用下向前运动。