提高多管火箭炮发射火力密度研究

为了提高某多管火箭炮火力密度,提出采用两管对称齐射的方法缩短发射时间,减少火箭弹初始扰动的方案。建立多管火箭炮多体动力学模型,根据发射顺序的基本编制原则和考虑火箭炮采用两枚弹同时发射的影响因素拟定射序,对整个发射过程进行仿真,得到火箭初始扰动计算的火箭炮动态特性数据。经与原单发发射时对比,有效提高发射火力密度,并且也有利于提高火箭射击密集度。     

某型多管火箭炮射击间隔优化研究

为提高某型多管火箭炮火力密度,对其射击间隔进行优化研究。首先,建立某型多管火箭炮刚柔耦合模型,获得定向器管口动态响应,计算火箭弹起始扰动;然后,求解火箭炮外弹道方程,采用数理统计方法得到多管火箭炮密集度估计值;其次,基于Lanczos法对多管火箭炮进行模态分析,结合火箭炮管口动态响应确定新的射击间隔;最后,将新射击间隔输入动力学模型计算,结果表明在不影响射击密集度的基础上,新的射击间隔缩短发射时间21.4%,有效地提高了多管火箭炮火力密度。     

A novel launch dynamics measurement system for multiple launch rocket system and comparative analysis with numerical simulations

In this paper,a novel launch dynamics measurement system based on the photoelectric sensor pair is built.The actual muzzle time(i.e.a time duration that originates from the initial movement to the rocket's departure from the muzzle)and the muzzle velocity are measured.Compared with the classical methods,the actual muzzle time is obtained by eliminating the ignition delay.The comparative analysis method is proposed with numerical simulations established by the transfer matrix method for multibody systems.The experiment results indicate that the proposed measurement system can effectively measure the actual muzzle time and reduce the error of classical methods,which match well with the simulation results showing the launch dynamics model is reliable and helpful for further analysis and design of the MLRS.     

风载荷对某发射装置待发射状态的影响

应用冯.卡门功率谱和谐波合成法生成了考虑脉动效应的瞬时风速时程曲线;计算了发射筒各段的等效风压及等效力矩,给出了作用于发射筒迎风面的风压总值及等效力矩;最后将载荷作为输入条件,进行动力学分析,获得了风载荷作用下发射装置的动态响应。通过分析可知:由于发射装置具有刚度强、质量大的特点,风载荷作用下发射装置的速度、加速度响应均较低,因此,风载荷主要影响发射筒的倾斜程度。     

多管火箭武器储运发射箱长期储存蠕变性能预测

为探究火箭武器储运发射箱长期储存的蠕变性能,制备复合材料层压板并开展单轴拉伸蠕变试验,获得了单向纤维复合材料主方向的蠕变本构模型参数。采用有限元方法并借助用户自定义材料子程序建立储运发射箱长期储存蠕变的数值分析模型,预测了堆码储存15年后底层发射箱的蠕变变形。以储存后的发射箱作为初始状态建立弹管耦合发射动力学仿真计算模型,进一步分析蠕变对火箭弹发射过程的影响。仿真结果表明:蠕变引起的定向器平行度和发射箱底面平面度的变化均小于技术指标规定值,定向器束的最大残余变形在三维空间内呈马鞍状分布,上、下两行中间位置定向器的变形最大,左、右两列中间位置定向器的变形最小。定向器蠕变变形使得弹管间隙减小,火箭弹在管内运动使弹管之间的动态接触碰撞力增大,离轨速度降低。     

电磁轨道发射器动态发射过程的数值模拟

针对电磁轨道发射器动态发射过程的数值模拟问题,基于矢量磁位A和时间积分标量电位V,采用节点单元法,并选择运动坐标系描述运动问题,推导出动态发射下的电磁轨道发射器三维涡流场有限元离散方程。结合温度场控制方程,建立电磁轨道发射器的三维电磁-温度耦合有限元模型。针对一个电磁轨道发射器动态发射问题,对模型进行数值模拟,得到了动态发射下轨道及电枢的温度场分布特点及发射器电感梯度随时间的变化规律。计算结果表明,模型计算出的脉冲电流峰值、出口电流大小、出口速度等参数均与试验结果吻合较好,验证了所开发的有限元程序代码的正确性。     

多柔体系统动力学模型的集中参数近似方法

提出了有限元方法和数值积分相结合获得多柔体系统集中参数模型的近似方法,并基于lagrange方程,对有根树型拓扑结构的多柔体系统进行建模。     

基于火箭弹旋转运动的主子惯导在线标定方案研究

针对火箭炮在射前标定阶段不能进行线运动,只能进行两自由度的角运动,以及需要标定参数多,模型维数大导致标定实时性差等缺点。以火箭炮制导化改造为背景,首先利用旋转调制的原理建立了误差模型,将惯性器件的零偏误差分离,并且理论分析了旋转调制对惯性器件刻度系数误差标定的影响,分析结果表明,旋转运动对刻度系数误差的可观测性影响很大。但是,由于单独的横滚运动不能激励全部6个刻度系数误差,所以最后设计了新的火箭弹机动方案,以及滤波算法使全部刻度系数误差均可观测,并且结果表明除x轴陀螺刻度系数误差外,其余参数均能较快地收敛,与传统的方法相比,标定的实时性和精度都有了较大提高,充分体现了弹丸横滚运动对火箭炮射前标定的重要性。     

火箭弹道学发动机推力模拟方法

发动机工作性能对火箭飞行性能的严重影响已引起众多研究人员的重视,尤其是火箭发动机推力总冲及其工作时间等重要参数.这里提出了一种在静态测定推力时间历程、总冲的基础上,通过实际飞行测试结果确定其扰动量来最终模拟推力时间历程的仿真方法.该方法简洁方便,易于编制程序及模拟仿真,便于工程人员掌握,可用于火箭发射动力学、外弹道学及射表编制等方面研究,具有一定应用价值.     

载荷分布对六自由度运动平台动力学性能的影响

用Newton-Euler方法,分析了运动平台的力矢和力矩,建立了统一的六自由度运动平台动力学方程。利用该方程研究了不同载荷分布时六自由度运动平台各液压缸的受力情况,并用Matlab进行了计算。结果表明,不同载荷分布时,某些液压缸的驱动力的最大值成倍增加,变化极为复杂,为六自由度运动平台的设计及控制提供了理论指导。     

某型号燃气发生器故障的仿真再现

为对某次失败的火箭发射过程进行故障分析,本文对可能的故障情况进行了数值仿真研究.根据飞行过程的故障现象及箭载测量数据分析了可能的故障原因,并根据燃气发生器的特点对该燃烧室内雾化、燃烧过程进行了数学建模和数值仿真.根据可能的故障情况进行了逐一的数值仿真和结果分析,并与有限的箭载数据进行了对比.结果表明:采用该数学模型能够很好地对火箭发射过程中的故障进行再现;该型号的燃气发生器存在一定的设计缺陷,需要进行设计优化;扰流环倾斜是此次飞行最有可能的故障情况.     

Numerical studies on four-engine rocket exhaust plume impinging on flame deflectors with afterburning

This paper studies the four-engine liquid rocket flow field during the launching phase. Using three-dimensional compressible Navier-Stokes equations and two-equation realizable k-epsilon turbulence model, an impact model is established and flow fields of plume impinging on the two different shapes of flame deflectors, including wedge-shaped flame deflector and cone-shaped flame deflector, are calcu-lated. The finite-rate chemical kinetics is used to track chemical reactions. The simulation results show that afterburning mainly occurs in the mixed layer. And the region of peak pressure occurs directly under the rocket nozzle, which is the result of the direct impact of exhaust plume. Compared with the wedge-shaped flame deflector, the cone-shaped flame deflector has great performance on guiding exhaust gas. The wedge-shaped and cone-shaped flame deflectors guide the supersonic exhaust plume away from the impingement point with two directions and circumferential direction, respectively. The maximum pressure and temperature on the wedge-shaped flame deflector surface are 37.2% and 9.9% higher than those for the cone-shaped flame deflector. The results provide engineering guidance and theoretical significance for design in flame deflector of the launch platforms.     

拦截TBM发射区的确定方法初探

在讨论拦截TBM杀伤区的基础上 ,应用TBM的运动方程 ,给出了确定低层反导防御系统拦截TBM时发射区的方法 ,对研究反导防御作战理论有一定的参考作用 ,同时 ,为指挥员选择最佳发射时机和发射方式提供了重要的理论依据。     

基于运载能力评估的固体运载火箭推力向量控制方案比较

从对运载能力影响角度开展固体运载火箭发动机推力向量控制系统比较分析研究。设计了三种采用不同发动机推力向量控制系统的多级固体运载火箭方案,将增广乘子法与共轭方向法相结合,对固体运载火箭上升段弹道进行了优化设计,给出运载能力评估结果。研究表明,起飞质量均为50 000kg,目标轨道均为300km太阳同步轨道时,采用栅格舵和侧喷流作为推力向量控制系统方案,比采用燃气舵和侧喷流作为推力向量控制系统方案,运载能力提高70kg,比各级固体发动机全部采用摆动喷管控制方案,运载能力提高115kg,为固体运载火箭总体方案论证提供理论依据。     

基于Davenport风速谱的火箭及其发射平台风致响应分析

基于Davenport风速谱,采用M.Shinozuka法计算得到了三种不同基本风速下火箭芯级和助推器不同站点的风荷载时程样本,并调用MSC.Nastran软件对火箭及发射平台进行了瞬态响应分析,得到了停靠时不同基本风速下火箭及发射平台的位移响应。随着高度的增加,火箭芯级上各点的位移响应随之增加;不同基本风速下同一节点的最大位移之比约等于不同基本风速的平方之比。同时在脐带塔上设计了一个横拉减载结构,相同基本风速下的火箭位移响应明显减小,火箭及发射平台的抗风能力得到提高,对工程实际有较大的参考价值。     

某型穿甲弹弹托轻量化仿真研究

为了减小弹托消极质量,提高某型穿甲弹的威力,运用Ansys11.0软件的Workbench平台,采用瞬态动力学方法对某型穿甲弹的发射强度进行了仿真,结果表明:该弹弹托马鞍部和尾椎部的强度裕度较大。通过在马鞍部钻孔和尾椎部开槽,在满足发射强度要求的前提下可减轻弹托质量170 g,从而使该型穿甲弹的炮口初速提高了16.25 m/s,进而使该型穿甲弹对既定目标的有效穿透距离增加了270 m左右。     

树形挠性多体系统的 Kane 动力学方程 ——一种面向计算机的建模方法

本文针对具有树形结构的空间挠性多体系统,建立了Kane 动力学模型。挠性多体系统由任意数目的挠性体或刚体组成,假定铰链点之间具有三自由度相对转动和平动,选取相对平动速度和转动角速度,以及模态坐标的导数为系统的广义速度,建立了系统的最小维数运动方程,所得结果便于计算机自动生成和进行数值仿真。     

水下应用栅格翼动态展开参数预示方法

基于水下应用栅格翼动态展开过程动力学模型,根据展开特征角度定常水动力方法,拟合获得展开全程受到的流体力矩,并引入考虑相对速度影响的修正因子,形成水下应用栅格翼动态展开过程参数工程预示方法,以典型展开时序点航行体运动参数为设计输入,对栅格翼展开过程运动参数进行预示。通过与水下应用栅格翼非定常流场仿真计算数据以及水下航行体弹射试验数据对比,验证了上述预示方法的正确性及工程适用性,为水下应用栅格翼方案设计的优化及展开不同步性分析提供设计参考。     

基于非线性动力学的液体火箭发动机高频不稳定燃烧过程

采用非线性动力学方法对液体火箭发动机非线性高频燃烧不稳定工作过程进行了研究。气相控制方程组用欧拉坐标系下的Navier Stokes方程组描述,液相控制方程组在Lagrangian坐标系下进行描述,气、液两相作用通过方程组的源项互相耦合。用高压蒸发理论对火箭发动机喷雾过程进行了描述。采用计算燃烧学的方法对发动机燃烧室内的湍流两相燃烧过程的稳定燃烧状态和高频不稳定燃烧现象进行了数值模拟。通过分析和讨论,得出了火箭发动机高频不稳定燃烧过程的波动过程类似于奇异吸引子的结论。     

火箭发动机装药温度测量

随着火箭弹射击距离的不断增长,其发动机装药温度测量精度对落点精度的影响日益突出.提出了测量火箭弹装药代用材料的方法来测量火箭弹装药温度,克服了火箭弹装药温度测量困难,提高了测量精度.介绍了装药温度特性曲线测量方法,通过试验选取代用材料,设计了火箭弹装药相似体及药温测量装置,并对结果进行了分析.