非标准条件下旋转弹丸刚体外弹道的建模与仿真

为研究非标准条件下高速旋转弹丸的刚体外弹道性能,基于坐标变换理论建立了地球曲率影响下的外弹道数学模型,分析了自然风对弹丸气动力及气动力矩的作用,并在考虑气温气压及重力加速度变化的基础上得到了非标准条件下旋转弹丸的刚体外弹道模型。利用该模型对某105mm榴弹外弹道进行仿真,结果表明:地球曲率引起旋转弹丸外弹道性能参数值少量增加,且增加量随弹丸射程的增大而增加,验证了自然风对弹丸动态稳定性有较大影响,进而影响弹丸的各弹道参数的结论。     

某型末制导炮弹惯导飞行角运动研究

为研究某型末制导炮弹惯性飞行过程的稳定性,建立该炮弹在惯导飞行阶段有控弹道攻角运动方程.基于该攻角运动方程,求解方程特征根推导出末制导炮弹自由运动的稳定性条件,并给出舵片偏转控制力对弹体强迫作用的解,分别讨论了影响自由运动和受迫运动稳定性的因素.分析结果表明,惯性飞行过程中,舵面参数以及弹丸转动角速度是影响飞行稳定的主要因素,舵片偏转过程与弹丸共振条件无关.     

超远程弹箭降弧段动力平衡角的快速计算方法

针对超远程弹道的快速计算问题,研究了降弧段动力平衡角的快速计算方法。首先根据动量定理和动量矩定理,建立了适用于高空且考虑气动力非线性和几何非线性的弹箭角运动方程。使用摄动法推导了考虑非齐次项影响的角动量矩方程和角动能方程。分别在线性和非线性静力矩条件下分析了攻角平均幅值的角动量矩和角动能表示,从而建立了缓变变量的攻角幅值计算模型。算例计算结果表明,该方法和与六自由度刚体弹道模型的计算结果符合较好,并且因计算过程中各变量变化缓慢,可使用较大的计算步长,由此可使用该方法建立超远程弹道的快速计算模型。     

滑翔增程炮弹弹道仿真与优化设计

根据滑翔增程炮弹的空气动力特性和飞行弹道特性,通过对滑翔弹道的理论分析,采用控制鸭舵技术,实现炮弹的增程。经过仿真优化可以得到最佳初始射角、助推发动机的最佳点火时间及作用时间、鸭舵的最佳展开时间以及控制系统进行飞行姿态控制所需的最佳摆动角曲线,理想情况下最优滑翔控制模型可使射程达到不进行滑翔控制时射程的1.5-2倍,所得结果对滑翔弹丸的气动力设计及控制系统设计具有一定的参考价值。     

考虑几何及力和力矩非线性时弹丸运动方程的研究

从矢量形式的六自由度弹丸运动方程组出发,推导出了在全部力和全部力矩作用下考虑几何非线性及力和力矩非线性时的弹丸运动方程组,并导出了其用于数值计算的柯西标准形式,得到了攻角和进动角的计算表达式.此动力学模型可用于弹丸大攻角飞行时的弹道计算及某些灵巧弹药(如末敏弹)的设计.     

基于某推力机构弹道修正弹角运动稳定性分析

为了研究基于"预置质量块"式弹道修正力系下的某低旋尾翼修正弹的飞行稳定性,对弹丸进行修正力系作用下的受力过程进行分析。通过建立其6D弹道模型以及复攻角运动方程,对推力作用下的弹箭追随稳定性以及动态稳定性进行了理论及仿真分析。分析结果表明,在δ_(2P)δ_(pm)条件下,弹箭追随稳定性满足要求;考虑缓变系数影响,二圆运动阻尼系数均小于0条件下,弹箭动态稳定性得到保证。证明基于"预制质量块"的弹道修正弹满足飞行稳定性要求。     

面对称弹丸弹道运动方程组的建立

依据外弹道学基本理论 ,针对巡航导弹模拟弹关键技术研究的理论需要 ,提出了面对称弹丸运动方程的应用需求。由于面对称弹丸有滚转 ,使其对称面与攻角平面不重合 ,其运动方程更为复杂 ,推导了面对称弹丸的弹道运动方程 ,解决了巡航导弹模拟弹的弹道精确计算问题。     

电磁炮外弹道仿真分析

电磁炮初速高、射程远,其外弹道与常规火炮不同。为获得电磁炮的外弹道数据,开展了仿真研究。采用龙格-库塔法解算弹道方程组,计算不同仿真条件下炮口动能32MJ和64MJ电磁炮的外弹道数据,分析最大射程角和最大射高,研究弹形系数、弹丸初速和主要误差对电磁炮外弹道特性的影响。结果表明,电磁炮弹丸初速提高,弹道系数减小,射程增加。仿真结果可为电磁炮的指标选择提供技术参考。     

一种防空指令修正弹控制模式研究

针对防空指令修正弹的方案设计问题,探讨了一种通过选择弹丸在有控段某点停止控制而恰能完成修正指标的外弹道控制模式,推导了有控弹丸平均侧向速度和剩余飞行时间的估算公式,给出了最佳停控点的确定判据.对上述控制模式进行了仿真计算,得到不同修正条件下的侧偏修正量及攻角曲线.仿真结果表明,该控制模式具有较高的控制精度,侧偏修正最大误差不超过±2.5%,且在该模式下弹丸也可保持飞行稳定.该研究结果可用于指导防空指令修正弹的方案设计.     

无伞末敏子弹大攻角非线性空气动力和力矩模型

以无伞末敏子弹为背景,分析了描述大攻角飞行弹丸横向运动和角运动的运动变量,建立了大攻角情况下弹丸所受非线性空气动力和空气动力矩的模型,推导出了复数形式的弹丸横向运动与角运动方程。数值积分计算表明,弹丸在特定非线性空气动力和力矩作用下,能够形成所需形式的扫描运动,证明所建力学模型正确合理,可以用于无伞末敏子弹动力学特性的分析与计算。     

WRF模拟太原地区气象场特征及对弹丸的影响

在用WRF模拟太原地区2014年3月19号天气状况的基础上,得出该地区气象场特征,检验WRF模式在复杂地形下的模拟预报能力,并讨论了模拟的气象场对弹丸飞行造成的可能影响。结果表明:WRF模拟的气象场与真实大气比较接近;在该气象场背景下,射程为90 km的某弹丸由纵风引起射程误差较大,约为1 293.85 m,由横风在落点产生的横向偏差为304.85 m,由温度引起的射程偏差很小约为12.93 m。可见,实际大气对弹丸射击精度的影响是可观的,用WRF模拟的流场计算气象因素对弹丸射击精度的影响是有意义的。     

舰炮一维弹道修正弹对岸校射方法研究

一维弹道修正弹是近年来兵器领域新研制的一种低成本信息化弹药，目前对其校射方法尚未有成熟的标准。为此，在分析一维弹道修正弹对岸射击工作原理、计算有无控弹试射的基础上，提出舰炮武器系统使用有控一维弹道修正弹的校射新方法，并确定了校射的组数和发数。分别对使用新方法前后的射击效能进行了数值仿真，结果表明本方法能极大地提高舰炮武器系统的射击效能。所提方法对舰炮武器作战效能的提高具有较强的理论价值和一定的参考意义。     

滑翔增程弹滑翔弹道优化设计分析

针对鸭式布局的滑翔增程弹,建立了滑翔增程弹滑翔弹道的模型,采用使滑翔弹道上每一点的升阻比最大的设计思想进行弹道优化设计,导出了俯仰舵偏角与平衡攻角的表达式,并对滑翔飞行弹道特性进行了仿真计算分析.仿真计算表明,滑翔弹道与常规弹道降弧段相比下降趋缓,增程效果显著.     

弹道修正弹火力分配

相对于无控弹,弹道修正弹的射击精度大幅提高,原有的无控弹的火力分配方案已不适用于弹道修正弹,因此对无控弹与修正弹的集火射击特点进行了研究,提出了一种针对弹道修正弹的均匀分块火力分配方案,仿真实例证明,该方案合理有效,可以根据所要达到的毁伤概率迅速计算出分块形式以及各个分块的瞄准点与耗弹量,便于应用。     

脉冲末修弹落点预测导引方法研究

在分析剩余射程影响因素的基础上,以弹道特征参数弹道高y及速度矢量分量Vx和Vy为解释变量,以回归分析方法为数学工具,建立脉冲末修弹剩余射程预测模型。以目标点与弹丸预测落点之间的差值为广义弹道偏差,结合数值仿真,对落点预测导引进行深入研究,验证了回归分析模型的可行性。     

舰炮火控技术在弹道修正弹中的应用

针对国外基于GPS定位系统的弹道修正弹及相关火控技术的发展情况,分析和研究了弹道修正弹的控制特点和火控原理,提出了在基于卫星定位的弹道修正弹中应用舰炮火控成熟技术,完成弹道参数计算、弹道外推预测和弹道修正控制等功能的设想,可为舰炮火控技术在基于卫星定位的弹道修正弹中的应用提供技术参考。     

指令制导防空炮弹启控点参数的确定方法

简要阐述了指令制导防空炮弹有控弹道控制模式,建立了鸭舵控制力和控制力矩作用下的有控弹道模型,研究了弹丸理想启控姿态和启控位置的确定方法,得到了确定理想启控位置的启控函数.数值仿真结果表明,该启控函数简单、快速,具有较高精度,易于计算机程序实现,弹丸有控弹道也可保持飞行稳定.研究结果对今后深入展开指令制导防空炮弹的研究和工程设计具有一定的参考意义.     

电磁发射弹丸飞行弹道仿真

针对电磁发射弹丸飞行弹道进行仿真研究，在建立刚体六自由度飞行弹道模型的基础上，采用时频分析和涡流分析方法，建立电磁-动力学耦合模型分析弹丸出膛时由于膛内振动带来的炮口扰动，采用动网格技术建立电磁-气动耦合模型分析弹托分离产生的气动扰动，从而得到了电磁发射弹丸的飞行弹道模型。以得克萨斯大学先进技术研究所设计的IAT-HVP为例，仿真分析了弹丸以1117 m/s初速、0°射角出膛时弹丸出口扰动对弹体速度和气动特性的影响，并得到其飞行200 m的弹道曲线。仿真结果表明，受电磁发射一体化弹丸出口扰动的影响，弹体落点相比理想弹道产生了24%的偏差，其中炮口扰动引起的偏差最大，其次是弹托分离。     

坦克火控系统射击诸元解算仿真模型

火控系统射击模型仿真是坦克分布式交互仿真的重要内容,直接影响着仿真结果的可信度。通过分析实车火控系统数学模型,在简化了外弹道模型的基础上,结合仿真实现,建立了射击诸元解算的仿真模型。     

弹体压心位置变化对末制导炮弹弹道的影响

首先对比弹体压心位置变化对火箭增程弹道和末制导炮弹名义弹道的不同影响，重点分析弹体压心位置变化对末制导炮弹末导段弹道的影响特点，得出弹体压心位置变化对末导段弹道的捕获域和有效攻击区有着重要影响的结论。该结论对末制导炮弹的射表编拟以及新型末制导炮弹的设计都具有重要指导意义。