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。     

脱壳弹弹托分离的双目视觉测量

脱壳弹的弹托分离过程对弹体的飞行稳定性和打击效能具有显著的影响。针对脱壳弹出膛后弹托相对弹体的六自由度运动过程,提出采用基于双目视觉原理的弹托分离角测量方法。通过在弹体表面和弹托表面设置标记点,采用图像处理和跟踪算法实现对标记点的识别和跟踪。结合双目空间标定参数解算出标记点的空间位置,进而获得弹托相对弹体的分离角度,同时采用实验验证了上述测量方法的精度,其精度达到2%。以实验室进行的初速度1 550 m/s和1 750 m/s的脱壳弹射击试验为例,测量并分析了不同初速度下的弹托分离轨迹。结果表明:脱壳弹分离初速度越快,弹托分离轨迹越靠近弹体。     

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。     

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.     

基于气动-弹道一体化模型的飞行器外形优化设计

为提升飞行器气动外形优化设计效果,研究了新型飞行器在大空域、宽速域范围的气动适应性问题,提出一种基于气动-弹道一体化模型的外形优化设计方法。通过考虑气动和弹道的耦合作用,综合利用类型函数/形状函数转换技术、气动工程估算方法和Radau伪谱法,建立飞行器气动-弹道一体化模型。基于该模型,通过明确优化目标和约束条件,给出基于Kriging的气动外形优化方法,实现在多参数约束条件下的飞行器气动外形高效全局优化。以升力体构型飞行器为例,开展气动外形优化设计,结果表明该方法能较好地描述大空域、宽速域的气动和弹道特征,有效提升飞行器气动外形设计精度和水平,可为新型飞行器总体设计提供技术支撑。     

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。     

亚音速飞行目标气动噪声方位角估计技术

亚音速飞行弹道气动声源是宽带非平稳噪声。提出基于小波函数的波达方向估计算法,并采用时频分析方法进行特征分析,获取气动噪声显著目标特性。通过优化时间-空间谱特征,对在时频域空间谱的目标信号进行优化,从而增强目标信号在空间谱上的显著性,最终有效实现亚音速飞行弹道气动声源的角度估计。实验数据验证表明,基于时频分析阵列信号处理模型,可以更好地实现亚音速飞行目标气动噪声方位角估计。     

某底排火箭复合增程弹解体弹丸飞行阻力特性分析

某底排火箭复合增程弹为分体式结构,战斗部与发动机壳体通过螺纹联接,一次试验中弹丸在火炮约束期和半约束期内发生解体现象,弹体在与发动机壳体螺纹连接的根部发生断裂,通过对参试弹丸的相关参数和弹道跟踪雷达测得速度-时间曲线研究,以1943年空气阻力定律和炮兵用标准气象条件为研究方法,对解体前、后级弹丸的弹道参数和飞行阻力特性进行分析计算,还原了解体弹丸的实际弹道参数和飞行阻力特性,通过对分析结果与试验结果进行对比,分析结果与试验测得结果吻合较好,文中提到的研究方法可为弹丸弹道解体或零部件脱落的故障归零提供理论依据,在工程实际应用中有一定的参考价值。     

A generalized model for estimation of aerodynamic forces and moments for irregularly shaped bodies

A novel method for estimation of an aerodynamic force and moment acting on an irregularly shaped body (such as HE projectile fragments) during its flight through the atmosphere is presented. The model assumes that fragments can be approximated with a tri-axial ellipsoid that has continuous surface given as a mathematical function. The model was validated with CFD data for a tri-axial ellipsoid and verified using CFD data on aerodynamic forces and moments acting on an irregularly shaped fragment.The contribution of this method is that it represents a significant step toward a modeling that does not require a cumbersome CFD simulation results for estimation of fragment dynamic and kinematic parameters. Due to this advantage, the model can predict the fragment motion consuming a negligible time when compared to the corresponding time consumed by CFD simulations. Parametric representation (generalization) of the fragment geometrical data and the conditions provides the way to analyze various correlations and how parameters influence the dynamics of the fragment flight.     

Aerodynamics analysis of a hypersonic electromagnetic gun launched projectile

A hypersonic aerodynamics analysis of an electromagnetic gun (EM gun) launched projectile configuration is undertaken in order to ameliorate the basic aerodynamic characteristics in comparison with the regular projectile layout. Static margin and pendulum motion analysis models have been applied to evaluate the flight stability of a new airframe configuration. With a steady state computational fluid dynamics (CFD) simulation, the basic density, pressure and velocity contours of the EM gun projectile flow field at Mach number 5.0, 6.0 and 7.0 (angle of attack = 0°) have been analyzed. Furthermore, the static margin values are enhanced dramatically for the EM gun projectile with configuration optimization. Drag, lift and pitch property variations are all illustrated with the changes of Mach number and angle of attack. A particle ballistic calculation was completed for the pendulum analysis. The results show that the configuration optimized projectile, launched from the EM gun at Mach number 5.0 to 7.0, acts in a much more stable way than the projectiles with regular aerodynamic layout.     

基于OpenFOAM的某型炮弹初始段气动仿真研究

为研究某型炮弹初始段的气动特性并获得相关气动参数,运用结构化网格划分方法建立该型炮弹初始段仿真模型;依托OpenFOAM软件平台,应用可压缩流动求解器对初始段气动特性进行仿真,并提取可用于外弹道设计中的相关气动参数;将仿真结果与风洞试验值进行对比,发现可压缩流动求解器的仿真结果具有很高的精度,完全满足该型炮弹高精度射表的编制要求．     

二维弹道修正弹及其制导控制技术综述

针对二维弹道修正弹这类具有广泛应用前景的智能弹药,综述了二维弹道修正弹的发展、主要修正机构方案及其制导控制技术。对二维弹道修正弹的研制历程进行总结,梳理发展脉络揭示其发展规律,分析二维修正弹的打击任务。对几种主流修正方案进行讨论,分析各机构的作用特点及研究难点。基于二维弹道修正弹打击任务需求,从气动辨识及状态估计算法、修正机构参数优化设计算法和制导律三个方面总结其控制技术的发展现状。着重介绍近年来发展迅猛的智能算法,特别是神经网络理论在二维修正弹控制算法领域的研究应用。进一步指出二维弹道修正弹的控制研究需解决的主要技术难点和未来发展方向,为二维弹道修正的设计提供思路。     

高旋弹头滑块控制的建模与仿真

建立了双滑块机构下的高旋弹头动力学分析模型,对气动力矩变化和惯量张量变化给外弹道参数带来的影响进行了仿真研究,结果表明:双滑块机构对弹道三维方向的改变均有效果,同时弹头飞行攻角也是逐渐减小,因此系统的稳定性也是可以得到保证的,这就为后续的闭环控制提供了必要的保证.     

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。     

远程火箭弹滑翔增程技术研究

基于火箭弹滑翔增程技术中采用的控制导弹法向过载和保持升阻比最优的2种滑翔控制方案,建立了滑翔弹道模型,分析了2种不同控制方案的约束条件,并进行了全弹道仿真,计算了不同下滑点对弹道增程的影响,为增程弹道控制方案的选择提供了依据.     

基于模型参考的SINS/GPS制导炸弹俯仰偏航控制

由于SINS/GPS制导炸弹俯仰偏航要进行大空域的机动飞行,导致了其作为被控对象的状态方程参数变化剧烈,就要求飞控系统具有更强的适应能力和鲁棒性.因此.设计了基于模型参考变结构控制方法的鲁棒自动驾驶仪,具有良好的瞬态性能和抗参数大范围变化能力强等优点.以某型SlNS/GPS制导炸弹为例.选取典型的气动恶劣条件,进行了按给定制导指令飞行的六自由度全弹道飞行控制仿真,仿真结果表明,该自动驾驶仪能对制导炸弹实现鲁棒自适应控制,为飞控系统设计提供了重要参考.     

磨损身管下的杆式穿甲弹强度失效计算机模拟

针对某型105 mm钨合金超速脱壳穿甲弹在射击试验时出现的弹体强度失效现象,使用有限元分析软件对其强度进行了分析计算。计算分两种工况：正常状态下的弹体应力应变分布和磨损身管条件下的弹体应力应变分布。根据计算结果,证实了弹体强度失效是由于火炮身管过度磨损的原因所致。     

正规形法在弹箭非线性运动分析中的应用

非线性气动力对弹箭运动特性具有重要影响,而其复杂性和有效分析工具的缺乏往往制约了弹箭非线性运动理论的发展.为探索正规形方法在弹箭非线性运动分析中的应用,构造了考虑二次非线性阻尼和七次非线性静力矩下攻角方程的正规形,进而求得攻角的通用解析解,通过数值积分验证了其在较大攻角范围内的有效性,该解析解也同样适用于无阻尼角运动和...     

舰炮一维弹道修正弹射击误差分离和校正研究

由于工作原理不同,传统无控弹射击校正方法不适用于一维弹道修正弹。分析了舰炮使用一维弹道修正弹射击误差构成和射击观测特点,提出一维弹道修正弹射击校正新方法,首先通过修正机构不工作,利用观测弹着点相对预测弹着点偏差平均值校正火控设备预测弹着点误差;然后利用修正弹正常工作时观测弹着点相对目标（或提前点）偏差平均值校正修正机构误差。假设各误差值,通过解弹道方程仿真计算表明,按新方法射击校正能够显著提高射击精度。     

某尾翼式火箭增程迫弹飞行失稳原因分析

针对某尾翼式火箭增程迫弹弹道飞行失稳的现象，建立了火箭增程迫弹的六自由度弹道模型，仿真分析了该弹丸的摆动角变化规律、全弹道静稳定度、动态稳定度，共振转速、平衡转速等，最终确定共振为该弹飞行失稳的主要原因。为避免弹丸共振的产生，研究确定了该弹的最佳转速范围，通过最大射程及密集度试验结果表明平衡转速为8r～10r时，发动机作用对弹丸飞行影响较小，密集度最好。