玻璃钢定向器热弹性能数值仿真与分析

玻璃钢定向器在火箭弹和高温燃气流作用下,呈现出热弹耦合的复杂力学特性。采用有限元法对某型号玻璃钢定向器进行燃气流场和热弹耦合数值仿真与分析,掌握了燃气流场的分布及对定向器的影响情况,得到了玻璃钢定向器热-结构耦合的各数值结果和热弹特性,了解了物理特性参数变化对定向器热弹性能参数的影响规律。结果表明燃气流对定向器热作用非常强,定向器经热传导从内到外温度呈梯度分布,经5分钟后,管体温度逐渐和周围空气介质温度趋于一致,物理特性参数变化对定向器热弹性能参数值产生一定的影响。本仿真研究为玻璃钢定向器的热性能设计和结构设计提供了理论依据和重要参考。     

自适应模糊滑模控制在火箭炮耦合系统中的应用

针对火箭炮位置伺服系统中的机电耦合特性,提出了一种自适应模糊滑模控制方法.为了使滑模变结构等效控制律设计不依赖对象的精确模型,利用切换函数及其变化率设计自适应模糊系统来代替等效控制,为了抑制滑模抖振,采用模糊规则调节切换控制的增益.仿真及实验结果表明,该方法不仅保证了系统的静、动态特性,有效降低了变结构系统中固有的抖振现象,而且对参数摄动具有较强的鲁棒性.研究结果为进一步完善控制器理论结构及实践应用提供了参考依据.     

某多管火箭炮整体瞬态热特性的数值模拟研究

为了实现了多管火箭炮控制柜内外耦合热作用的解耦计算,在分析多管火箭炮控制柜内外热环境的耦合传热机制基础上,建立了一种求解多管火箭炮控制柜内外耦合热效应的工程计算方法。将多管火箭炮连续发射时控制柜外的燃气流加热作用转化为控制柜内热分析的浮动热边界条件,避免了难以实现的直接耦合求解。利用该方法对某多管火箭炮连续发射时的瞬态热状况进行了数值模拟,获得了控制柜内的瞬态温度场,分析了相关因素的影响,为多管火箭炮设计定型及相关研究提供了重要依据。     

反演单神经元PID复合控制在伺服系统中的应用

针对火箭炮位置控制中存在的转动惯量和负载力矩变化大、冲击力矩强等特点,提出了一种反演单神经元比例-积分-微分(PID)复合控制方法。单神经元PID控制可对传统PID控制器的比例、积分、微分系数进行在线调整,实现了系统的自适应控制。反演算法可使较大的系统误差快速收敛到设定值以内,提高了系统的自适应能力。仿真及实验结果表明,该文复合控制方法具有更好的稳定性和动态跟踪精度。     

复合材料定向管动力响应及优化分析

为掌握复合材料定向管的动态力学性能,了解复合材料定向管动力响应的应力、应变和变形位移情况,建立了复合材料定向管受载的力学模型,利用动力有限元法仿真计算了火箭弹的发射过程,然后对定向管壁厚值进行了对比优化分析.结果表明:动力有限元法是有效的仿真计算方法,复合材料定向管在发射开始阶段产生的响应应力和应变较大,后端产生的响应应力和变形位移比前端大,确定的合理壁厚值范围为3.6～4.1mm.该研究为某火箭炮复合材料定向管的研制提供了参考.     

复合材料定向管轻量化设计

为了获得性能好质量轻的定向管,建立了以质量最小为目标函数,以刚强度要求为约束条件,以复合材料的铺层厚度和缠绕角为优化设计变量的复合材料定向管优化数学模型.应用Python语言实现ABAQUS的二次开发,得到了复合材料定向管的参数化有限元模型.选用多岛遗传算法和序列二次规划法相结合的优化策略,基于iSIGHT优化平台建立了定向管动力学优化求解框架.优化后的复合材料定向管刚强度满足设计要求,质量减小21.9%.     

单喷管火箭燃气导流环境下的噪声分析

火箭发射时的发动机喷流噪声是航天发射的主要外激励源,噪声大小也是结构和仪器设备设计与验证的技术指标之一。该文以单台火箭发动机喷流经过单侧导流槽气流诱发的噪声问题为对象,通过求解三维可压缩流动Navier-Stokes方程,建立某火箭发动机喷流噪声激励数值预测方法,其中流通量采用二阶Roe TVD差分格式,并采用中心差分离散SAS湍流模型的耗散项,通过计算声类比Ffowcs Williams-Hawkings(FW-H)方程得出喷流噪声激励,数值仿真结果与实测数据吻合良好,并分析了噪声传播延时及其地面分布规律。分析结果表明,发动机喷流噪声主要表现为宽频带噪声,随着噪声监测点和发动机喷口之间距离的增加,总声压级呈现出衰减趋势。     

适配器与收缩段对同心筒发射流场的影响

针对引射式同心筒自力发射系统（CCL）发射过程热力学环境评估,基于3维雷诺平均守恒Navier-Stokes方程、组分运输模型及域动分层动网格技术,建立同心筒自力发射数值模型.通过1:1模拟样机发射试验验证数值仿真模型的有效性.对不同结构同心筒开展3维非定常燃气流场数值仿真计算,分析适配器（侧向减震支撑系统）与内筒尾部收缩段对流场热环境特性的影响.数值结果及试验结果揭示了燃气流对导流锥、内外筒以及导弹等结构的热力冲击效应和变化规律,表明适配器和内筒收缩段对发射流场环境有较大的影响.      

基于坐标变换的球面坐标Navier-Stokes方程的建立

利用笛卡尔坐标系内的Navier-Stokes方程的数学形式，采用坐标变换的方法通过对方程各物理量的数学推导，分别对拉普拉斯算子、质，最散度以及质，最加速度等进行坐标转换及其简化，建立了完整的球面坐标系内的Navier-Stokes方程。证明了笛卡尔坐标和球面坐标系下Navier—Stokes方程的一致性，并为其他坐标形式的Navier-Stokes方程之间的转换提供了研究参考。     

基于发射随机动力学的多管火箭虚拟样机

随机激励是影响多管火箭射弹散布的主要因素,采用传统虚拟样机建模方法只能进行确定性仿真,无法通过随机性仿真研究其随机激励。依据多管火箭发射随机动力学的理论分析,运用虚拟样机软件的二次开发功能,建立了多管火箭发射系统随机仿真模型。通过仿真实例与实炮测试结果对比,验证了所建模型的准确性和有效性,表明该方法对随机系统动力学具有一定的工程研究价值。