基于有限元的某型坦克炮身管模态分析

现代坦克炮往往通过增大膛压和加长身管来提高弹丸的初速和火炮的威力,但这些措施也使得坦克炮身管动力学性态发生变化,使其射击密集度超出可控的范围。因此,掌握坦克炮身管的振动特性并使其固有振动频率合理分布是坦克炮发射动力学研究的重要内容之一。本文在分析坦克炮身管振动对射击密集度的影响的基础上,建立了某型坦克炮身管的有限元分析模型,通过仿真计算得到了振动模态参数,验证了身管设计的合理性,为坦克炮身管的动力响应分析和进一步的结构优化设计提供理论参考依据。     

车载火炮炮口扰动影响因素分析

研究火炮发射时的多柔体系统动力学模型可以分析炮口扰动的主要影响因素,为减小炮口扰动以及提高火炮射击精度提供技术途径。建立了某车载炮发射过程的虚拟样机模型,考虑了身管的变形,滑板与身管刚性连接,利用接触副模拟滑板与摇架的碰撞,通过数值计算获得了动力偶臂、导轨间隙、炮口制退器质量以及身管支撑位置对炮口扰动的影响情况,为该类武器的总体设计和结构设计提供了技术支持。     

前置式膨胀波火炮后喷装置结构研究及优化

常规火炮威力的提高会增加自身重量,严重影响火炮机动性,且巨大的后坐冲量会使炮身失稳,不利于射击精度。减轻火炮自重,提高火炮的射击精度和机动性,运用新型膨胀波技术,以122自行火炮为基础,设计出前置式膨胀波火炮后喷装置的基本结构。建立后喷装置模型,利用Fluent软件燃气后喷过程进行仿真,通过分析影响前置式膨胀波火炮后喷装置的几个关键参数,后喷装置与身管的连接位置、后喷装置进出口面积及后喷装置与身管法线的连接角度,对后喷装置结构进行优化,确定出122 mm前置式膨胀波火炮后喷装置的最佳结构。     

多管火箭起始扰动控制研究

为解决火箭弹起始扰动对多管火箭射击精度具有重大影响的问题,该文采用通过控制定向管角运动来减小火箭弹起始扰动的方案提高多管火箭射击精度。应用受控多体系统传递矩阵法和发射动力学理论,建立了受控多管火箭发射控制动力学模型,数值仿真获得多管火箭定向管角运动对起始扰动的影响规律及多管火箭定向管角运动的控制规律。该文控制火箭弹起始扰动的方法为提高射击精度提供了手段。     

“金属风暴”武器射击精度影响因素分析

基于"金属风暴"武器发射动力学理论和仿真系统,分析了影响"金属风暴"武器射击精度的相关因素,仿真了弹丸动不平衡、弹炮间隙、质量偏心、射序、射击间隔对射击密集度的影响,建立了射击精度与其影响因素的定量关系。初步进行了"金属风暴"武器作战效能分析,建立了射击精度与命中概率的关系。提出了提高"金属风暴"武器射击精度的措施,为提高"金属风暴"武器射击精度提供了理论基础和有效的技术手段。     

火炮身管静态多参数测量系统的研究

针对目前火炮身管静态参数测量系统存在的精度不高、效率低、结构分散等问题,研制了一种集身管内径、烧蚀磨损及身管弯曲度测量于一体的新型高精度火炮身管测量系统。该测量系统综合利用精密机械制造、光学测试、图像采集与处理、计算机控制及软件设计等学科技术,采用了模块化设计方法,将各测量模块装置在身管膛内行走机构载体上,应用该系统对某两型火炮身管进行实际测量,各项参数指标均符合设计要求,满足了火炮身管静态多参数测量的需求。     

高射速自动机身管热容量及热应力分析

针对高射速自动机在连续射击条件下,身管承受高频、高温及高压冲击作用的特点,采用传热学理论与有限元方法相结合方法,建立了高射速自动机身管热结构耦合分析模型.选取不同管径比的身管为实例,对自动机以高射速连续射击条件下身管的热容量和热应力情况进行了仿真,得出了管壁温度和热应力随连续射弹数的变化趋势及热应力在管壁内的分布规律,在考虑膛压和温度场共同作用下,进一步分析了热应力的存在对不同管径比身管强度安全性的影响.该文分析方法和仿真结果对小口径高射速自动机身管的设计具有一定的参考价值.     

火炮射击精度仿真研究

该文对火炮射击精度计算机仿真方法进行研究，包括仿真方法和射击精度仿真等内容。该文先对影响射击精度的各种射击环境参数进行分析，从而给出了其概率特征和仿真时的随机取值，然后仿真每次的射击结果，进而求出射击精度。该仿真方法避免了近似计算中存在的相关性误差，提高了仿真结果的精度。     

线膛复合身管无座力炮动态应变分析和测试

针对线膛复合身管无座力炮,利用有限元软件LS-DYNA对弹带挤进、内压载荷下的身管变形进行数值仿真,对比身管的动态测试数据,其误差范围可以满足性能设计要求。同时,发现线膛复合身管无坐力炮在射击过程中,弹带挤进造成的身管变形占主要部分;内压载荷下金属内衬阴线处局部应变大于阳线处,但弹带挤入膛线时与此有所不同,挤入引起的膛线根部阳线应变大于阴线应变。     

非满管射击密集度试验方法

研究了多管火箭非满管射击密集度试验方法及仿真技术,提供了一种新的减少多管火箭密集度用弹量的试验方法.应用发射动力学和多体系统传递矩阵法理论,建立了多管火箭发射动力学模型,推导出了多管火箭振动特性和动力响应方程,形成了基于等起始扰动思想的多管火箭非满管射击密集度试验方法.对某多管火箭的密集度和射击精度进行了仿真预测,仿真结果得到了试验验证.对满管齐射和非满管射击方案的起始扰动进行了仿真,仿真结果表明起始扰动相同是系统密集度相同的前提.形成的非满管试验方案可减小某多管火箭密集度试验用弹量75%.     

射序对多管火箭武器性能影响

研究多管火箭射击顺序对其振动特性和密集度等系统性能的影响，为优化射击顺序提高射击密集度提供直接的方法。应用多体系统传递矩阵法和发射动力学理论，建立了多管火箭武器射击顺序与多管火箭武器系统性能之间的定量关系。对某多管火箭武器不同射击顺序下对应的振动特性和密集度进行数值仿真。仿真结果表明多管火箭武器不同射击顺序下的振动特性和密集度不同。该文方法为优化射击顺序提高射击密集度提供了直接的方法。     

射击间隔对多管火箭动态特性的影响

应用多体系统传递矩阵法和发射动力学理论,建立了多管火箭射击间隔与多管火箭系统性能之间的定量关系,对某多管火箭不同射击间隔下对应的密集度进行了数值仿真。仿真结果表明多管火箭不同射击间隔下的密集度不同。该文方法为优化射击时间间隔提高多管火箭射击密集度提供了直接的依据和方法。     

转管武器射控装置研究

转管武器射速极高,连续射击不仅会过快消耗有限的备弹量,同时会严重降低身管寿命。针对这一问题,本文以内能源23mm转管航炮为依据,分析了现有转管航炮供进弹部分的工作原理,设计了一种控制射击发数的射控装置。射控装置以电磁离合器为核心,运用光电计数器与单片机AT89C51来完成计数和整体控制的任务。利用Pro/E软件对所设计的离合机构进行三维实体建模、整体装配和机构运动仿真。通过对机构动作的仿真模拟,证明结构运动可行。     

自动炮支架作用原理分析

针对在小口径自动炮上使用的支架，将火炮身管和支架简化为空间多段有限元弹性梁单元，引入形函数矩阵描述梁单元的挠度，采用拉格朗日方程建立了考虑支架与身管耦合的有限元动力学模型。在有限元模型的基础上建立了数值计算程序并利用该模型分析和讨论了支架的作用原理，分析结果表明采用设计合适的支架将有助于提高小口径自动炮的射击精度。     

喷管驱动的转管武器系统参量优化设计

利用约束条件下l维极值复型调优法，考虑与喷管驱动的转管武器系统动力学有关的14个系统参量和4个动力学特性的约束参量，从保证转管武器射击稳定性及后坐缓冲特性等要求出发，对该武器系统进行优化设计，并建立了该武器系统的优化模型。该优化设计模型为转管武器的改进设计提供了一种分析方法。     

基于平均弹着点的榴弹炮射击修正方法

现代战争要求榴弹炮具有准确修正射击的能力。为了提高榴弹炮的射击准确度,应用多体系统传递矩阵法建立了榴弹炮系统的发射与飞行动力学模型,计算了榴弹炮的射击密集度,仿真结果与实验符合较好。计算了不同射角下平均弹道的射程、最大弹道高与侧偏的斜率。建立了基于平均弹着点的射击修正方法。修正结果表明,该方法可有效提高榴弹炮射击准确度,为提高榴弹炮的射击精度提供理论依据与技术手段。     

新型精度射击激光模拟系统设计研究

针对目前激光射击模拟训练系统存在的诸多问题,提出了一套新型精度射击激光模拟系统设计方案。该方案将激光图像远距离成像与激光弹着点数字化自动判读技术结合起来,实现了激光模拟射击系统的紧凑化及便携式实用化设计。系统光学设计采用了高分辨率长焦且高摄远比(1∶2)系统,实现了远距离靶面图像信息的实时捕捉与同步数字化。数字图像传递至微机后再经过灰度化、二值化、光斑质心位置提取计算及中值滤波等算法处理,可以消除背景杂散信号干扰影响,同时确定弹着点位置。该系统具有设计方案新颖、原理简单可靠、精度高、无需专用靶、成本低等优点,具有很大的推广和应用前景。     

多体系统传递矩阵法在多管火箭动力学中的应用

多管火箭动力学分析是评估和提高多管火箭性能的前提和关键。应用多体系统传递矩阵法，建立某多管火箭刚柔耦合多体系统动力学模型，构造多管火箭增广特征矢量及其正交性条件，实现对多管火箭振动特性和动力响应的仿真，仿真结果得到了试验验证。对两种多管火箭的振动特性和动力响应的计算，为用非满管射击替代满管齐射客观评价多管火箭动态性能，为优化射序和射击时间间隔提高多管火箭射击密集度奠定基础，大幅度减少了某远程多管火箭密集度试验用弹量50％，提高某多管火箭射击密集度。     

弹丸膛内受热及其采用主动冷却技术的影响

该文通过对弹丸不同部位受热方式进行分析,建立了弹丸滞留预热身管中受热的组合模型,模拟了某大口径火炮在不同环境温度下,通过连续射击达到最大加热工况时,弹丸滞留身管的温度响应过程并预测了其安全停留时间,所得结果与试验实测数据吻合较好。在此基础上,就采用身管主动冷却技术对弹丸膛内安全停留产生的影响进行了探讨,结果表明：主动冷却技术可以有效地解决弹丸膛内滞留的热安全性问题。     

一种小口径自动炮复合型减后坐技术研究

提出了将高效的膛口制退器、时延式喷管气流反推减后坐装置和新型阻尼可调高吸能缓冲器3者有机结合的复合型减后坐力技术,实现大幅度降低小口径自动炮连发射击时的后坐力.建立了该自动炮复合型减后坐刚柔耦合数学模型.经过仿真分析,计算结果曲线与试验曲线基本相符.试验数据表明,复合型减后坐力技术能够有效使自动炮后坐力显著降低.为今后低后坐身管武器的研究提供了理论依据和应用参考.