基于外弹道模型的导电纤维丝束落点散布研究

为研究短路毁伤元-导电纤维丝束的落点散布规律,根据子母弹抛撒外弹道理论和丝束展开及飘落运动特性,并重点考虑到丝束运动过程中抛撒速度的散布对其落点的影响,建立了丝束从抛撒到落地的外弹道模型.通过蒙特卡洛法选取丝束抛撒过程中的抛撒速度并代入模型进行了求解.计算结果表明,丝束散布范围、散布半径等参量与飞行试验结果基本吻合,证明了本模型具有应用参考价值.      

子母型航空燃料空气炸弹子弹散布仿真研究

建立了FAE子母弹空投过程物理模型和结构化数学模型,使用Visual C++语言编写了仿真软件,该软件可以对各种条件下空投过程进行仿真,计算出子弹落点散布及子弹落地的弹道诸元.该工作可以对子母弹参数及空投条件进行优化,为该武器系统设计及使用提供了一种有效分析手段.     

母弹斜尾翼对子弹散布影响的计算与试验研究

母弹转速对子弹散布是一个不利的影响,为了减小这种不利影响,设计了斜置尾翼。在保证母弹飞行稳定性的前提条件下选择了最小的尾翼安装角,使飞行时尾翼产生的滚转力矩最小,从而飞行时母弹的平衡转速降至最低,将母弹转速对子弹抛撒的不利影响降到最低。同时还为子弹的抛撒设计了时序性。试验表明,在该斜置尾翼安装角及1.5 s的时序性下,子弹的散布情况良好,子弹散布的可控性得到了提高,能很好的满足子弹群的杀伤效能,有一定的实际应用价值。     

影响子母弹终端效应的关键参数及其搜索方法

为解决航空子母弹抛撒点抛撒高度、速度等参数设定问题,基于一种子弹单圈多段排布的航空子母弹模型,通过建立子弹的外弹道方程,研究它的地面散布并且寻找其散布规律；然后根据在实战中要求的所要摧毁的目标形状、面积,从子母弹作战效能角度出发,提出一种搜索算法,用该算法能搜索出覆盖目标范围所要求的子母弹的几种抛撒参数.仿真验证表明:该算法能够使子弹有效地覆盖目标,最大误差2.5％,提高了航空子母弹的作战效能.     

母弹近区子弹的弹道特性

在母弹(布撒器)-子弹气动干扰风洞实验结果的基础上,进行了母弹近区子弹弹道计算. 结果表明,母弹干扰对子弹的弹道特性有重要影响,在母弹近区必须使用包含母弹干扰的子弹的当地气动特性数据进行子弹的弹道计算;子弹的初始下抛速度缩短了子弹飞离母弹干扰区的时间;在干扰区内,子弹的攻角很小,不会出现翻滚与母弹相碰;在母弹近区,子弹与母弹的纵向相对速度很小,后排子弹也不会运动到母弹的尾翼区.     

高低压燃烧室活塞抛撒动力学模型及影响因素研究

基于经典内弹道理论建立了高低压燃烧室活塞抛撒过程的动力学模型,利用4阶龙格-库塔方法编写了数值计算程序,以某子母战斗部为例进行计算,获得了抛撒过程中高低压室压力、子弹速度、加速度随时间的变化曲线.在此基础上计算分析了喷孔面积、药量和高低压室容积等因素对抛撒参数的影响,获得了压力、速度、加速度随上述因素的变化规律,计算结果符合实际变化规律,对子母战斗部活塞式抛撒机构设计具有借鉴和指导意义.     

扰流板对子母弹翻转角速度的影响

子母弹在抛撒内弹道过程结束时子弹产生的翻转运动对抛撒有效性影响很大,为研究子弹翻转角速度的形成机理和控制规律,对中心燃气式抛撒内弹道过程进行了两相流建模和仿真计算。通过仿真结果与实验结果的对比验证了模型的可行性。设计了一种置于燃气流场中的扰流板,得到了子弹翻转角速度随扰流板径向位置增大而单调递减的变化规律,揭示了流场中涡旋及其伴生的负压区对子弹翻转角速度的影响机理,研究成果可以为子母弹抛撒系统的设计和改进提供理论基础。     

子母式干扰弹战斗部结构设计与抛撒策略

大口径干扰弹大多采用整体装填一次性起爆的方式,具有分散性差、成烟面积小等问题。针对这些尚未解决的问题,围绕子母式干扰弹进行结构设计,并基于内弹道理论,分析建立了抛撒过程模型。采用MATLAB编程,计算分析了抛撒过程压力、子弹罐体和干扰弹弹体抛射速度的变化规律,得到了子弹罐体和弹体的抛射速度。通过静态抛撒试验测试表明,子弹罐体和干扰弹弹体的抛射速度的误差分别为3.2%和7.3%,验证了战斗部结构设计的合理性与抛撒策略的可行性,为干扰弹设计提供了理论支撑。     

高速旋转子母弹开舱高度自适应技术研究

针对高速旋转子母弹定时开舱后子弹药落点散布精度低的问题,提出一种修正开舱高度的自适应技术. 建立了高速旋转子母弹子弹药全弹道模型,针对母弹发射时的初速误差、射角误差及抛撒高度误差,利用计算机对子弹药落点精度进行了仿真分析. 结合分析结果提出一种基于开舱高度修正的母弹自适应技术以提高子弹药落点精度,并推导出适合高速旋转子母弹的开舱高度修正公式.      

子弹药抛撒随机外弹道模型及其蒙特卡洛解法

为解决基于经典外弹道理论的子弹药抛撒外弹道模型计算准确性较差的问题,针对带伞及带飘带无控子弹药,并考虑各种随机因素对其落点的影响,建立了随机外弹道模型. 该模型中的随机微分方程组难以精确求解,采用蒙特卡洛方法进行近似求解. 将该模型用于实际子母弹研制中,对子弹药落点进行预测,并与应用经典外弹道模型计算进行比较. 结果表明,本模型的计算结果与实验结果吻合得更好.     

高超声速弹箭烧蚀对外弹道特性的影响

该文根据烧蚀模型计算出弹丸在某一时刻的烧蚀外形及其对应的气动系数 ,利用外弹道模型仿真高超声速弹丸烧蚀后对其外弹道特性的影响。文中所采用的理论、方法及计算结果对以后进行高超声速弹箭的研究有参考价值     

滑翔增程弹制导与控制系统设计

为控制滑翔增程弹精确跟踪方案弹道及提高落点精度,设计了制导控制系统。基于高度控制原理,设计了鲁棒变结构控制器,实现弹体对方案弹道的精确跟踪;为提高落点精度,在炮弹跟踪方案弹道靠近目标点的时候,采用比例寻的导引律来引导炮弹向落点逼近。根据力矩平衡假设和重力作用,将过载指令转换为舵面偏角指令,设计了开环自动驾驶仪,并采用相位超前角来降低舵系统跟踪误差。六自由度仿真表明,所设计的制导控制方案能够引导制导炮弹跟踪方案弹道,且终端落点误差小于1 m,满足制导控制系统要求。     

基于双目视觉模型的炮弹落地姿态测量方法的研究

炮弹的落地姿态和速度等对炮弹的威力有很大的影响，本文通过放置在炮弹落地区域附近的双目跟踪测量系统测量炮弹的序列图像获得炮弹的姿态、速度和轨迹等参数。由于双目摄像机左右两幅图像上对应区域的灰度值并不相同，所以灰度匹配方法难以得到炮弹图像的正确匹配；并且由于视差的原因，同时获得左右两幅图像上的炮弹轮廓线，不是炮弹的同一轮廓线。本文提出提取炮弹的中轴线计算炮弹的俯仰角和偏航角的方法。通过获得的亚像素精度的炮弹顶点坐标计算炮弹的运动速度和轨迹。为了进行多目标测量，本文还对多目标匹配测量进行了研究，模拟实验结果表明本文提出的方法有结构简单和精度高的优点。     

弹体滚速和舵机时间常数对炮弹制导精度的影响

通过建立滚转制导炮弹的动力学模型,分析了弹体滚转速度与舵机时间常数对于炮弹落点精度的影响.采用2对舵面控制俯仰与偏航运动的制导炮弹,它的舵系统输入指令为三角函数.随着滚速的提高和舵机时间常数的增大,舵系统的跟踪误差加大;在舵系统输入指令中适当增加相位超前角时,舵系统的跟踪精度显著提高,相位超前角约为弹体滚速和舵机时间常数的乘积.对包含舵指令转换方程和舵机动力学方程的制导炮弹动力学模型进行仿真.仿真结果表明,当弹体滚速为5 r/s,时间常数为0.01时,相位补偿前的落点误差为50.31 m;增加相位超前角2.5°,落点误差为5.14 m.说明选择与弹体滚速和时间常数相匹配的相位补偿角可大大提高制导炮弹的落点精度.该文分析结果可为炮弹滚转速度选择和舵机系统设计提供参考.     

雷达实测数据中弹丸阻力系数二元函数提取方法研究

针对高原射表编制问题,提出了随马赫数与海拔高度变化的弹丸阻力系数二元函数表达式和利用雷达测速曲线中提取阻力系数二元函数的方法.该方法以非均匀B样条函数作为拟合函数,使阻力系数的变化规律更接近真实情况.详细推导了提取二元阻力系数的具体算法,并提供了计算机程序框图.将对雷达实测数据进行处理得到的阻力系数用于弹道解算,与高原试验结果比较,在20°和50°射角下,传统方法与试验射程相差-1.30%和-2.28%,新方法相差-0.21%和-0.26%.按照新方法解算弹道,精度明显提高,该方法是实际可行的.     

卵形弹体斜侵彻双层大间隔921A钢板数值模拟研究

运用显式动力学有限元软件LS-DYNA,对卵形弹体斜侵彻双层大间隔921A钢板的问题进行了数值模拟研究,分析了初始速度和初始倾角的影响. 研究结果表明:倾斜穿甲过程中弹体受到不对称载荷的作用,直接导致弹体结构响应不对称及弹道偏转,靶板间隔的存在加剧了弹体的转动. 初始速度的提高易造成弹体头部远靶板侧卵形弧段变形破坏;初始倾角的增大则会使弹体头部近靶板侧卵形弧段和尾部变形破坏. 弹道偏转规律则较为复杂:初始倾角一定,速度较低时,倾角变化幅度较大,弹体质心运动轨迹偏转较大;速度较高时,尤其是弹体结构发生破坏后,弹体姿态角剧烈变化. 初始速度一定,随着初始倾角的增大,弹体穿甲过程中的倾角和姿态角变化幅度都变大,容易发生跳弹.     

光幕幕厚与大气对弹丸红外热辐射探测性能影响研究

为改善光电探测靶的探测性能,研究了光电探测器对光幕区中弹丸红外热辐射能的获取,分析了幕厚、弹丸长度、弹丸辐射面积、大气衰减与光幕区弹丸红外热辐射特性的关系。采用将弹体划分为多个小面元的方法,建立了弹丸红外热辐射计算方程。研究了光电探测器的弹体红外热辐射通量计算方法。根据红外热辐射大气衰减理论,分析了不同波长光电探测器获得的弹丸红外热辐射能与大气透过率的关系,并计算了光电探测器在不同幕厚和作用距离下获得的弹丸红外热辐射能。结果表明:当探测距离一定时,弹丸作用于光幕的表面红外热辐射能与光电探测器接收辐射能成正比;当弹体长度与幕厚相等时,光电探测器获得的信号最强;距离越远大气的红外透过率越小,探测灵敏度越低;3~5μm波长光电探测器可获得最佳弹丸红外热辐射能。     

土中弹道的试验与数值模拟研究

弹丸在侵彻自然土壤过程中很容易产生弹道失稳现象,对弹丸的侵彻与毁伤目的造成很大的影响,因此,分析弹丸侵彻自然土壤的弹道特性是十分重要的。本文通过56式枪弹和125mm弹侵彻自然土壤的试验,得到了弹丸侵彻土壤的弹道轨迹图像,并对其进行了分析研究。其中发现弹丸侵彻自然土壤时,会迅速失去姿态稳定,在土壤中产生较大空腔,并增加与土壤的接触面积,增大阻力,使弹丸速度迅速降低,影响弹丸的侵彻深度。同时,根据试验条件,利用LS-DYNA建立了计算仿真模型,获得了弹丸在侵彻过程中的姿态和运动特征。计算获得的弹丸姿态与弹道特征与试验图像比较吻合,对弹丸的速度、位移和负加速度做了分析研究,表明数值计算结果具有较高的可靠性,可以为弹丸侵彻土壤研究提供参考。     

圆柱形弹丸高速撞击薄板的碎片云特性数值模拟

为研究不同形状空间碎片超高速撞击薄板产生的碎片云特性,采用非线性动力学分析软件AUTODYN-2D,利用光滑质点动力学方法（SPH）对圆柱形弹丸超高速正撞击单层薄铝板防护结构形成的碎片云进行数值模拟,分析相同质量和速度条件下,不同长径比的圆柱形弹丸超高速撞击所产生碎片云的形态、轴向长度、径向直径、轴向速度等参量随弹丸长径比的变化规律。结果表明,弹丸破碎程度和碎片云分散程度随弹丸长径比的改变而改变。随着弹丸长径比的增加,碎片云对航天器舱壁的损伤能力增强,弹丸对薄板的损伤程度减弱。该结果为航天器超高速撞击风险评估和防护工程设计提供了参考。     

不同头形刚性弹丸侵彻钢靶力学行为

采用Autodyn-3D平台对不同头部刚性弹丸侵彻钢靶动力学过程进行了数值模拟研究。结果表明,头部形状对弹丸贯穿钢靶力学行为和破坏模式有显著影响,平头弹丸贯穿钢板主要表现为先产生绝热剪切带,后演变为冲塞贯穿破坏,冲塞厚度随着速增大而减小;半球形弹丸贯穿钢板主要表现为缩颈断裂及扩孔破坏,缩颈造成的塞块尺寸随着速下降而减小;锥形弹丸贯穿钢板主要表现为先经压缩和扩孔,最终造成靶板花瓣式穿孔破坏。