电磁发射轨道受指数形态压力的瞬态响应

为提高电磁发射装置的发射精度并降低能耗,考虑轨道弹性基础上黏滞外阻尼和材料应变黏滞阻尼的影响,将某型电磁发射装置的轨道模拟为移动载荷作用下弹性基础的简支梁;采用欧拉梁理论建立梁的力学模型,利用拉普拉斯变换和傅里叶变换等方法,推导出指数形态压力载荷作用下轨道的瞬态响应解析解;运用MATLAB软件分析了不同发射参数作用于轨...     

电磁发射轨道受余弦函数磁压力作用的瞬态响应

研究影响电磁轨道发射的摩擦阻尼力因素.将电磁发射装置的轨道模拟为移动载荷作用下的弹性基础梁,采用欧拉梁理论建立梁的力学模型,利用积分变换及其逆变换等方法推导出简谐压力作用下轨道的瞬态响应解析解;通过MATLAB数值算例分析得到:弹性系数、粘滞外阻尼系数和摩擦阻尼系数对梁瞬态动力响应产生不同程度的影响.这为今后求解更高阶偏微分方程的初值问题及其改进电磁发射装置的性能提供了理论依据.     

固体电枢电磁导轨炮非稳态电磁效应

根据麦克斯韦方程和热传导方程,建立了电磁导轨炮导轨、电枢二维非稳态电磁场和温度场的计算模型,运用有限差分P-R算法进行了耦合计算.数值结果显示了导轨及固体电枢内部磁感强度、电流密度和温度分布;同时由于电枢运动,电流趋向导体表面流动并在电枢尾部与轨道接触面上趋于集中,使电枢尾部焦耳热剧增导致出现高温烧蚀.研究工作为改进电枢设计,避免电枢在快速滑动中发生转捩并抑制烧蚀提供了理论依据.     

炮膛抽成真空状态下的电磁轨道炮的性能分析

空气阻力是电磁轨道炮发射过程中受到的主要阻力之一,为改善发射性能,可以将炮膛内抽成真空。因此,本文建立了轨道炮的SIMULINK仿真模型,并对轨道炮在有空气阻力和炮膛内处于真空状态下的发射过程分别进行仿真计算,对比分析了两种情况下的出口速度和系统效率。结果表明,将炮膛内抽成真空,可有效提高电磁轨道炮的出口速度和系统效率,同时减少了电枢的出膛时间,对提高系统寿命具有重要意义。     

电磁轨道炮电枢-导轨接触表面状况数值研究

为了了解电磁轨道炮电枢-导轨接触表面的电热特性,采用接触表面热流量模型,利用有限差分法模拟了非理想电接触的热效应。研究了不同结构的电枢对接触压力和接触表面温升过程的影响以及摩擦对电枢运动状态的影响。计算结果表明:C型电枢与块状电枢相比可以提供更高的接触压力,其接触表面温度峰值更低,降幅达到31%,温度分布更加均匀;电枢的臂角角度降低15°,接触表面的温度峰值下降超过10%;摩擦延缓了电枢运动,速度下降约9%,不利于提高发射效率。     

电磁轨道炮电枢-导轨接触表面状况数值研究

为了了解电磁轨道炮电枢-导轨接触表面的电热特性,采用接触表面热流量模型,利用有限差分法模拟了非理想电接触的热效应。研究了不同结构的电枢对接触压力和接触表面温升过程的影响以及摩擦对电枢运动状态的影响。计算结果表明:C型电枢与块状电枢相比可以提供更高的接触压力,其接触表面温度峰值更低,降幅达到31%,温度分布更加均匀;电枢的臂角角度降低15°,接触表面的温度峰值下降超过10%;摩擦延缓了电枢运动,速度下降约9%,不利于提高发射效率。     

导轨式电磁发射装置电枢熔化波有限元计算

针对单元烧蚀算法精度较低的问题,基于导轨式电磁发射装置的二维控制方程,推导出采用求解量移动法处理运动问题的伽辽金有限元离散方程,建立了电磁-温度-运动耦合场有限元计算模型。以单元节点为烧蚀判断对象,采用节点烧蚀算法处理电枢材料烧蚀问题,建立了电枢熔化波模型,对运动电枢的烧蚀速度进行了数值计算。模型的计算结果表明:在激励电磁感应强度为40T、电枢运动速度为150m/s的情况下,采用节点烧蚀法得到的熔化波烧蚀速度为Barber理论模型计算值的94%,而相关文献采用单元烧蚀法的计算值为Barber理论模型计算值的73%。因此,与采用单元烧蚀法相比,采用节点烧蚀法的计算值与Parks和Barber两个经典理论模型的计算值更加相近,验证了该方法的正确性。     

基于灰色模型的电磁轨道发射实验电枢初速分析

为了研究电磁轨道发射系统电枢初速影响因素和电枢转捩的辨识方法,在灰关联熵分析的基础上,分别建立了外场试验数据和内弹道理论计算数据的非线性GM(1,N)灰色模型.通过对模型中驱动系数数值和极性的比较,对影响因素的动态协调性进行了定量分析.结果表明:在电磁轨道发射实验中,对电枢初速促进作用最大的是放电电压,其次是电枢直径;测速靶位置对电枢初速的抑制作用最大,电枢质量次之;电枢质量的权重与电枢转捩之间存在某种内在联系.     

移动区域电磁场主从点匹配的搜索算法

在电磁推进系统中中,电枢成为移动区域,它与导轨接触面随时间改变.若以电枢为主节点,导轨为从节点进行匹配,可解决接触面随时间变化的问题.我们提出一种基于坐标的搜索算法,若主节点已知,可以通过搜索算法找到整个电枢所包含的节点,并且通过一些数值实验来验证方法的可行性.     

Posenbroke方法对电磁轨道炮的优化计算

为了研究弹丸的发射速度,选择等离子体电枢作为研究对象,建立了包括粘滞、烧蚀、空气和摩擦阻力在内的电枢运动的数学模型,并用Posenbroke方法进行优化计算,以上四种阻力对电枢速度的影响是非常大的,并且任何电磁轨道炮模型中空气阻力和摩擦阻力是不可忽略的.文中通过调整发射轨道的高度、两轨间距以及电枢运动的时间来达到调整弹丸的发射速度的目的.     

移动刚体激励下梁振动的主动控制

从火箭导弹发射时引起发射装置振动的简化模型出发，分析了弹发射引起梁的振动，应用最优控制原理，制定了最优控制方案，并对该控制输入进行了仿真计算，仿真结果显示该控制减小了的振动及弹的初始扰动。     

固体电枢熔化波烧蚀的二维数值模拟

为了准确地反映电磁轨道炮内电枢烧蚀的特性,建立了二维固体电枢熔化波烧蚀的计算模型.采用有限差分的交替方向隐式法进行耦合计算,得到了熔化波烧蚀的变化特性.计算结果表明,烧蚀的驱动机制为速度趋肤效应,电流集中在电枢与导轨接触面的尾部边缘,使电枢焦耳热剧增导致出现烧蚀.熔化波从电枢尾部向头部推进,当传至电枢头部时,可能引发电枢转捩.     

炮膛抽成真空状态下电磁轨道炮的性能分析

空气阻力是电磁轨道炮发射过程中受到的主要阻力之一,为改善发射性能,可以将炮膛内抽成真空。因此,建立了轨道炮的Simulink仿真模型,并对轨道炮在有空气阻力和炮膛内处于真空状态下的发射过程分别进行仿真计算,对比分析了两种情况下的出口速度和系统效率。结果表明,将炮膛内抽成真空,可有效提高电磁轨道炮的出口速度和系统效率,同时减少了电枢的出膛时间,对提高系统寿命具有重要意义。     

电磁发射轨道受余割函数磁压力动态响应

解决电磁发射轨道受阻尼力作用而导致的使用寿命短和发射精度不高的问题,采用积分变换及其逆变换等方法推导出简谐压力作用下轨道的瞬态响应解析解.结果表明:材料应变阻尼系数、粘滞外阻尼系数、弹性系数对轨道梁挠度产生的影响呈现周期性的变化,在一个周期内,轨道梁的挠度随着粘滞外阻尼系数的增大而减小.随着材料应变阻尼系数的增大而增大.而弹性系数对挠度的影响不太明显,挠度曲线随着弹性系数的增加而呈下降的趋势.该成果对优化电磁发射装置的性能和提高发射精度提供了充足的理论依据.     

串联增强型四极轨道发射器电磁推力仿真

为实现用更小的导轨电流弹射大质量抛体,基于四极电磁轨道发射器提出了串联增强型四极电磁轨道发射方案,分别建立了增强型发射器的主、副导轨产生电磁推力的数学模型,对电磁推力的特性分别进行了仿真研究,根据预设电磁推力的大小确定了导轨层数的公式,并对传统型和增强型发射器的弹射过程进行了建模仿真。仿真结果表明:增强型发射器的电磁推力在更低的位置能趋近最大值,当大质量的抛体弹射速度相同时,增强型发射器的导轨电流小于传统型发射器导轨电流的60%。     

增强型导弹四极场电磁轨道发射器研究

为满足导弹发射过程中大推力、高能量、特殊电磁环境的实际需求,降低驱动电流量级,提出了整体增强型导弹四极场电磁轨道发射器模型和分段增强型导弹四极场电磁轨道发射器模型。理论分析了2种模型的能量转换效率,结合具体算例进行了对比说明;利用有限元分析法对导轨内电流分布、模型推力性能、发射组件受力特性进行了研究。结果表明：分段增强型的能量转换效率较整体增强型高,且随分段数目的增加而提高;在保护板作用下,2种模型中导轨内电流的邻近效应得以缓解;2种增强模型的推力大小相当,且较基本型均有较大提升,因而在保证所需发射推力的情况下可以减小驱动电流量级;整体增强型中导轨和保护板受力较大,而分段增强型的导轨和保护板受力较小,且其发射过程中存在周期性变化。2种增强模型均不同程度地优化了发射器的发射性能,可为导弹电磁发射工程化实践提供理论指导;分段增强型的综合性能更优于整体增强型。     

铝锂合金薄板自动钻铆残余应力特性

利用主应力法推导了铆接壁板所受压力的力学公式,将壁板等效为厚壁圆筒,根据空间轴对称问题求解方法,得出铆接孔孔壁处径向和周向残余应力的表达式,理论分析结果可以合理解释镦头高度和钉孔直径对孔壁处残余应力的影响规律:随着镦头高度和钉孔直径的变化,孔壁各处径向残余应力的变化并不明显,而周向残余应力的变化十分显著;镦头高度和孔径尺寸的增加使周向残余压应力的绝对值下降,甚至出现残余压应力转变为残余拉应力的情况.对于孔壁处残余应力沿板厚方向的分布,采用有限元方法进行分析.结果表明,上、下壁板间应力存在突变,下壁板孔壁处残余应力呈"C"型分布.得出铝锂合金材料在自动钻铆过程中相关工艺参数的合理取值.     

超高速弹丸电磁发射动力学

为了研究超高速弹丸(hyper velocity projectile,HVP)在电磁炮中发射时的弹炮刚柔耦合问题,建立身管刚柔耦合模型,以及弹托、电枢与导轨之间的接触-碰撞模型,并在Adams中对刚性、柔性两种身管下的弹丸膛内运动进行仿真,获得超高速弹丸膛内运动基本特性。通过对比仿真结果得到考虑弹炮刚柔耦合作用时弹丸的横向角速度变化情况,以及弹托、电枢与导轨之间的接触-碰撞力变化情况。结果表明:为获得相对准确的系统运动规律,在研究电磁炮发射动力学时需充分考虑弹炮刚柔耦合作用对系统动态响应的影响。     

水泥混凝土路面传力杆应力分析力学模型

应用三维有限元模型分析水泥混凝土路面中传力杆与水泥混凝土的接触状况,并基于弯曲刚度等效原则将传力杆和水泥混凝土面层系统简化为双层梁结构.计算结果表明,弹性地基上双层梁结构可很好地描述水泥混凝土路面的挠曲效应,而接缝处的双层梁相对位移、转角、以及挤压应力合力与三维有限元解的差异,只需对双层梁层间竖向反应模量进行修正即可;随后,总结归纳了相对位移、转角及挤压应力合力修正系数的回归式,讨论给出了接缝传力杆的抗剪刚度与抗弯刚度的计算式,并指出传力杆的传递弯矩的能力很小可忽略.最后,计算分析了梁端部作用集中荷载时,有基层的地基梁接缝传荷问题,指出在接缝抗剪刚度相同条件下,基层存在可使接缝两侧挠度比增大,接缝传递的剪力减小.     

空空导弹发射装置安全性设计浅析

空空导弹发射装置用于携带和发射导弹,其安全性设计十分重要。发射装置安全性设计总的要求是:确保发射装置在生产、检测、试验、维修、储存、运输、使用和维护过程中不危及飞机、人员、产品和设备的安全。本文针对发射装置在安全性设计中的一些通用准则进行了分析和阐述。