基于连续波雷达微多普勒效应的弹丸转速测试方法

针对目前弹丸转速测试方法的局限,提出了一种新的弹丸转速测试方法,利用连续波雷达探测弹丸旋转产生的微多普勒效应,建立了弹丸旋转运动引起的雷达回波微多普勒调制数学模型,推导了微多普勒频率与弹丸转速的解析关系,给出了弹丸转速微多普勒数据的实测方案,并通过弹丸旋转微动辨识与数字解调技术,提取出弹丸转速,经靶场试验验证,测试效果良好。     

制导炮弹非线性滑模控制器设计

为了提高制导炮弹的精确打击能力,研究了一种非线性滑模变结构控制器。利用近似最优控制理论确定了非线性滑模面,并设计了舵面的控制律,使得系统状态快速达到并保持在滑模面,采用指数趋近律和饱和函数减轻了滑模控制带来的抖振,实现对控制指令的跟踪。仿真表明,设计的非线性控制器能有效处理制导炮弹的非线性耦合问题,快速响应控制指令,并且在气动参数摄动时体现出较强的鲁棒性,具有良好的工程应用前景。     

基于过载的制导炮弹非线性控制系统设计

针对制导炮弹模型中的非线性和耦合性,提出一种基于过载的制导炮弹非线性控制系统设计方法,建立了炮弹的过载时变模型,在俯仰和偏航通道控制器设计过程中加入了一阶低通滤波器,消除了“计算膨胀”的难题,并通过非线性阻尼项消除外界扰动,最后由Lyapunov理论证明了系统是半全局域渐近稳定的,能准确跟踪指定过载。     

Flow computations past a triangular boattailed projectile

This paper presents a computational study of the air flow past a triangular boattailed projectile. The study shows that there is a single normal shock wave impinges the projectile at transonic speeds. At supersonic speeds, the formed shock waves are smeared compared to a conical boattailed projectile. Also, there is a reduction of the wake region behind the triangular base and the rear stagnation point is nearer to the projectile base resulting in base drag reduction. Moreover, there is an improvement of the stability of the triangular boattailed projectile since a lower overturning moment is incurred.     

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.     

采用遗传算法的弹托迎风窝结构设计

针对一体化弹丸弹托易分离性和轻质化的设计要求,构建弹托迎风窝参数化外形模型,基于激波和膨胀波理论建立弹托气动力计算模型;以弹托分离加速度和弹托质量综合最优为目标函数,采用遗传算法对弹托迎风窝的外形参数进行优化设计,从而得到弹托迎风窝的优化外形。以中口径尾翼稳定脱壳穿甲弹的弹托设计为例,采用提出的优化设计模型对其迎风窝结构进行优化设计,并采用基于动网格技术的弹托分离仿真模型验证其最优性。仿真结果表明：所提优化模型能够得到最优的弹托迎风窝结构;针对现有的中口径尾翼稳定脱壳穿甲弹,可进一步对其弹托结构进行优化,以提高其分离快速性。     

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。     

控制速度方向的弹道修正导引方法

由于制导炮弹由身管武器发射,其飞行控制能力和导引信息量有限,故基于预测落点位置偏差量来修正速度方向并在控制时间内连续分配导引指令的思想提出一种新的三维末制导方法。根据非线性弹道方程组的级数解预测弹丸落点位置,得到落点与目标的偏差,并提出两种通过此偏差解算当前速度方向修正量的方法。取剩余飞行时间为修正时间,通过将速度方向修正量分配到整个剩余导引段建立加速度修正公式,从而减小导引指令饱和的可能性。通过连续地预测落点和分配加速度指令来实时地导引飞行。仿真结果表明:该导引方法简单可行,精度高,对控制能力要求较低,且具备较好的制导效果和毁伤效果,可为该体制制导炮弹的应用提供参考依据。     

横向运动板对长杆弹变形及运动影响的数值研究

利用Ls—DYNA软件对钨合金长杆弹垂直侵彻单层和双层横向运动钢板进行了数值计算。通过分析长杆弹的塑性变形、速度降、动能降和横向速度,得到了单层和双层板横向运动速度与影响长杆弹侵彻能力因素的关系。仿真结果表明：随着运动板速度的增加,运动板对长杆弹的侵蚀加剧,长杆弹的速度降、动能降增大;运动板相同速度下,虽然单层板的冲击能使长杆弹获得较大横向速度,但双层板比单层板对长杆弹的干扰效果更明显。     

榴弹对行进中炮兵连射击的毁伤概率研究

炮兵实施机动是提高其生存能力与作战能力的重要手段之一,而从集结地域至待机阵地机动阶段由于距离对方近、暴露时间长,且对方毁伤火力种类最为丰富,是威胁最大的阶段.以机动自行和牵引炮兵连为研究对象,对该阶段榴弹攻击行进中炮兵连的毁伤概率进行了模拟分析.得到了对两者而言,当航路角<15°或>60°时,被毁伤概率都相对较小;当航路角在15°～60°之间时,被毁伤概率也都相对较大;而当航路角一定,被毁伤概率随速度的增大而减小,且当自行和牵引炮兵连的行军速度分别大于40 km/h和35 km/h,被毁伤概率的减小幅度趋于缓慢等结论.