平衡抛射武器内弹道性能研究

该文研究了某平衡抛射武器发射药厚度对其初速或然误差、最大膛压等内弹道性能的影响.采用所建立的平衡抛射武器内弹道模型计算了该武器系统的内弹道性能,进行了内弹道性能试验,计算结果与试验吻合较好.采用Monte Carlo模拟,计算了不同厚度发射药的弹丸初速及其或然误差和最大膛压.研究表明,在保持弹丸平均初速不变的条件下,发射药厚度对内弹道性能及其稳定性有明显影响.建立了发射药厚度与内弹道性能参数间的定量关系,为改进该武器系统的内弹道设计提供了帮助.     

防暴动能弹弹丸设计原则

针对防暴动能弹的使用环境和要求,分析比较了防暴动能弹弹丸与常规普通弹丸在材料、初速、弹形、外弹道特性等方面的不同,以及作用于目标时弹丸作用效果的差异,提出了防暴动能弹弹丸设计过程中应遵循的几项原则。     

双级装药膛内二次发射原理探讨与分析

提出一种采用双级装药进行膛内二次发射以提高弹丸初速而不增大最大膛压的新技术,设计了双级装药弹的结构,为提高大口径身管武器的初速提供了一种新思路.提出了二次发射过程的物理模型,并以12.7 mm弹道枪为对象建立了膛内二次发射内弹道数学模型,分析了参数变化对膛压和初速的影响规律.计算结果表明:在身管长度增量相等的条件下,双级装药弹初速增加量是12.7 mm普通弹的2倍以上.     

弹丸发射内弹道方程嵌入LS-DYNA数值模拟研究

为更好地分析弹丸发射内弹道过程,通过对LS-DYNA进行二次开发,将弹丸发射经典内弹道模型及火药气体状态方程引入有限元计算,并采用Lagrange方法对某弹丸发射内弹道全过程进行了数值仿真,成功模拟了火炮发射时火药燃烧推进弹丸运动的力学过程. 仿真结果表明：数值模拟获得的弹丸速度、弹后气体压力、弹丸过载曲线与经典内弹道计算结果一致性很好,同时数值模拟解决了经典内弹道无法获得弹丸具体受力情况和动态下的强度等问题.     

火炮内膛涂油弹炮接触熔化热流体模型与分析

该文就火炮内膛涂油条件下,弹丸在膛内高速运动中的弹炮接触熔化进行了分析,建立了涂油条件下的弹炮接触熔化热流体模型,进行了数值计算,计算了弹带熔化速度和厚度及其对弹丸摩擦系数的影响,结果与实验值吻合较好.计算结果表明:在弹丸滑动速度到达一定数值后,首发涂油时的摩擦系数与无油时一致.但在此之前,即弹丸运动初期的一段距离上,摩擦阻力大于后续各发,这是造成首发炮弹初速偏大,射程偏远的一个因素.该文所得结果可应用于内弹道计算,从而为认识弹丸在膛内强制滑动下的接触摩擦及其弹丸运动中的阻力机制,弄清炮膛涂油对弹丸初速的影响提供了理论依据.     

电热化学轻气炮及其内弹道模型

该文从分析影响超高速火炮初速的理想工质入手,根据国外超高速发射技术的最新实验研究成果,介绍一种吸收电热化学炮、轻气炮优点的新型火炮装置———电热化学轻气炮。由于该炮在电热化学炮的基础上加入轻质气体这一理想工质,因而能大大改善弹丸后部的压力分布,提高火炮弹丸的初速。该文以内弹道学原理为理论基础,介绍了这种新型火炮装置的工作原理,并建立了其内弹道物理数学模型,为这种超高速射弹装置的设计和实际应用提供了理论依据。     

高速旋转弹丸弹道修正原理分析及仿真

解决由于高速旋转弹丸的旋转特性导致难以采用常规方案对其进行弹道修正的技术难点.提出基于压电陶瓷智能材料的弹道修正原理技术方案,依据弹头可能动作的思路,设计弹头修正机构,通过探知弹头旋转频率,以此调整压电陶瓷杆的加电模式,利用压电陶瓷的逆压电效应,从而调整相应陶瓷杆的伸缩动作,保证在旋转条件下弹头可以向固定方向偏转,解决了修正旋转弹丸的难题.详细阐述了修正弹丸的系统组成和工作原理,同时建立了修正弹丸理想条件下的外弹道数学模型,并通过仿真计算得到一定条件下修正弹丸的弹道曲线和详细修正数据,仿真结果验证了该方案的有效性和可行性.     

弹丸旋转角速度计算程序

本程序可以计算任一点弹道诸元和弹丸旋转角速度,并有表格曲线两种输出,适用于各种口径的枪、炮(高、地、航炮)弹药的计算。 程序功能 本程序对给定的弹道系数C,初速V_0,射角θ_0计算出以时间T为自变量,Q为步长的弹道诸元。然后计算全弹道各对应点的弹丸转速。 一次可以计算1～7条弹道,对每一条弹道打出下列结果:     

两种喷管气流反推装置建模与发射性能对比分析

针对单药室喷管气流反推装置减后坐效率低、弹丸速度衰减严重的问题,提出双药室喷管气流反推减后坐技术.建立包含膛内和喷管内部气流参数的大口径武器内弹道及后效期的数学模型.对喷管武器进行试验,验证文中建立的包含喷管气流问题的内弹道及后效期数学模型的正确性.对比分析采用两种减后坐装置武器的弹丸初速、喷管减后坐效率、自动机运动特征量、后坐力等发射性能参数.结果表明:采用双药室喷管气流反推减后坐技术的武器,在保证弹丸初速几乎不变的前提下可以显著提升武器减后坐效能、大幅降低武器后坐力.      

引信对弹丸末端弹道修正控制模型研究

提出了引信对弹丸末端弹道修正的概念，并对控制模型进行了研究。建立了以目标为参考坐标系的弹丸运动方程，探讨了实现末端弹道修正的技术途径，以８２ｍｍ迫弹为例，进行了计算机数字仿真，结果表明末端弹道修正技术是提高弹丸命中率的一有效且经济的途径。     

基于惯性传感器数据融合的管线三维可视化研究

受施工技术与管线设计等因素影响,一般管线的三维轨迹通常和设计轨迹有部分误差,而精确了解管线的空间位置又十分重要。本文提出一种基于Arduino平台的六轴陀螺仪姿态解算与融合及管线轨迹可视化算法。首先从六轴陀螺仪收集加速计数据和角速度数据,分别计算出姿态角,并对加速计解算的姿态角进行滑动加权滤波,将滤波后的姿态角与角速度计解算的姿态角经卡尔曼滤波进行融合,得出高精度的翻滚角、偏航角、俯仰角,最后通过融合后的数据求得采样点坐标,绘制出三维轨迹。实验结果证明：该算法不仅能够有效消除陀螺仪传感器的误差,而且测出的三维轨迹曲线与实际管线轨迹基本吻合,有很高的精确度。本文研究的算法有很强的实用性。     

跨介质弹体出水稳定性

研究弹头构型、发射角及弹射速度对弹体跨介质稳定性的影响机制,为多样化弹道跨介质兵器/飞行器的设计提供试验及理论支持.开展弹体跨介质出水试验及数值仿真,经瞬时图像集解析获取弹体跨介质偏转角变化量及运动轨迹,构建高精度气/水跨介质数值模型,揭示弹体穿越气/水界面过程中弹头构型、发射速度、发射角对弹体承载分布及跨介质稳定性的作用机制.研究结果表明,弹体气/水跨介质数值模型计算误差<5%;同一弹体跨介质出水稳定性随发射速度、发射角增大而提高;相同发射工况时,各弹头构型跨介质出水稳定性：圆弹头>90°锥形头>120°锥形头>平弹头;跨介质弹体表面液膜形态对称性越好、液膜面积变化量越小则有利于减少弹体跨介质径向载荷振幅,提升跨介质稳定性.     

导弹变深度发射动力调节技术研究

该文针对导弹变深度发射提出通过改变发射装置高压室喷管喉部的通气面积来实现发射动力可调。通过内弹道设计和计算，给出了对应于发射深度范围的通气面积调节范围，并分析了通气面积对导弹运动、发射装置内弹道性能的影响。计算和分析结果表明，通过改变喷管喉部的通气面积，使导弹发射装置的燃气动力得到了有效调节，从而在理论上实现了导弹的变深度发射。     

弹道修正引信滚转角未知条件下MIMU快速初始对准方法

针对基于双旋结构的二维弹道修正引信及所配用弹药发射后修正引信滚转角不确定的问题,提出采用BP神经网络快速确定修正引信滚转角范围进行粗对准,进而利用卫星导航信息辅助惯性导航系统进行快速初始对准的方法. 该方法利用修正引信滚转角误差与惯性导航解算速度误差之间的关系建立神经网络模型,并通过仿真生成不同工况的弹道数据对神经网络进行训练. 针对某旋转弹弹道进行仿真,结果表明,使用中等精度微惯性测量组合,粗对准过程中修正引信滚转角误差估计值小于20°,精对准过程中姿态误差角在弹丸发射后40 s内收敛到0.4°以内.      

考虑人机作用力的康复训练机器人各运动轴最优轨迹跟踪预测控制

针对人机作用力影响康复训练机器人的跟踪性能问题,提出了一种新颖的观测器设计方法,目的是利用系统的位置输出估计人机作用力.同时,为了抑制人机作用力并避免运动中产生较大的跟踪误差而影响康复者安全,设计了非线性控制器,并得到了机器人各运动轴系统模型.进一步,结合预测控制同时约束了系统轨迹跟踪误差和速度跟踪误差,并实现了各运动轴的最优轨迹跟踪.通过仿真结果对比分析和实验研究,表明文中提出人机作用力观测和控制器设计方法的有效性和优越性.      

移动卫星通信星座工程设计

在考虑许多的约束条件的情况下,研究了一个工程上可实现的轨道和星座设计方法。详细分析了移动卫星通信星座在工程设计时,就轨道参数、星座参数选择时所需考虑的在星体指标、通信要求、覆盖性能、发射及测控、经济等方面的约束条件,并进行综合考虑和优化设计。在此基础上,给出了一个星座通信系统的空间段设计,经专家评审该星座方案在工程实现上是可行的。     

我国小行星探测目标分析与电推进轨道设计

近几年,世界各航天大国陆续实施了小行星探测计划.近地小行星也是我国下一步深空探测的重要目标,国内航天相关单位正在积极开展近地小行星探测的前期任务论证与规划工作.以此为背景,研究了电推进方式探测近地小行星的目标选择与轨道设计问题.首先分析了近地小行星探测的科学和技术目标,结合我国技术水平的发展现状,给出了6颗适合作为探测目标的近地小行星.搜索了2016年至2020年之间探测每颗可能目标的发射窗口.为了增加探测任务的科学回报,特别关注了多目标、多任务的近地小行星探测,推荐了一次探测多个有价值目标的可行多任务探测方案：Earth出发-Nereus飞越-Apophis飞越-1999JU3交会.基于脉冲估算结果设计电推进轨道,将中途多任务探测作为内点约束整体优化小推力转移轨道,采用间接法求解燃料最优控制问题得到了小推力的最优轨迹.最后给出了推荐方案的详细飞行程序.     

并联机构卫星通讯稳定平台运动学分析

根据空间机构学理论,通过地理坐标系的建立,联系稳定平台的位姿与运动载体,推导出在非稳定条件下的3RPS并联机构上平台法向量与杆长之间的运算关系式,得到了机构的逆解方程;分析了速度和加速度特性, 绘出了机构工作空间运动轨迹的曲线和曲面,结果显示:杆长值的时间函数曲线和机构的工作空间曲面平滑,机构在运行时无奇异位型.     

六自由度绳牵引并联机构的轨迹规划

建立所设计的六自由度绳牵引并联机构的运动学逆解模型后，提出1种计算拉力的算法，以动平台末端执行器能实现∞型的轨迹为目标，进行运动规划，研究绳的运动特性。仿真结果表明，绳的速度值和加速度值，始终不大于动平台末端执行器的速度值和加速度值，绳的加速度值和末端执行器的加速度值，同属1个数量级。同时，一些绳的拉力的变化不大(处于“关”的状态)；而另外一些绳的拉力的变化很大(处于“开”的状态)，这些运动轨迹规划的仿真结果，能为以后该机构的运动控制方案的研究以及控制系统的设计，提供依据。文中提出的运动轨迹规划方法，它对一般的六自由度绳牵引并联机构都适用。     

行星际小推力转移轨道分层初始设计方法

针对小推力转移轨道设计问题,提出了一种结合切比雪夫多项式拟合和离散脉冲策略的分层初始设计方法.基于曲线拟合思想采用切比雪夫多项式对小推力轨道进行逼近,建立起轨道状态与时间的关系,避免了传统曲线拟合策略中时间约束的解算并舍去了速度方向假设;在全局搜索中利用低阶多项式求解边界约束得到降维解空间中的全局最优解;在此基础上,增加切比雪夫多项式的自由度并局部优化;通过脉冲离散并进一步优化求解出引入路径约束的小推力轨道.以地火交会轨道及地-火-木星借力交会轨道为例对所提方法进行了仿真验证,结果表明此方法可有效地对交会、借力轨道进行快速全局初始设计.