电磁轨道发射系统动力学理论与设计方法研究进展

电磁轨道发射作为电磁发射技术的重要分支,具有发射速度高、射速可调节等显著优势,被誉为改变未来战争样式的颠覆性技术之一。目前,电磁轨道发射技术仍然面临射击精度低及装置寿命短等关键瓶颈问题,这些都与电磁轨道发射装置所涉及的复杂电、磁、热和力等多领域耦合发射动力学行为密切相关,然而国内外对极端冲击条件下电磁轨道发射装置的系统动力学分析尚缺少成熟理论方法和技术手段。针对上述情况,从动力学建模、性能预测、优化设计等方面综合阐述近期电磁轨道发射系统动力学理论与设计方法的国内外研究进展,总结相应的研究方向和需求。随着电磁轨道发射装置的工程化发展,电磁轨道发射系统的建模与仿真应考虑发射环境的全系统因素,建立电磁轨道发射装置和发射环境耦合的发射动力学性能快速预测和优化设计系统,详细阐明电磁轨道发射装置和发射环境多领域耦合振动机理等基础科学问题,为电磁轨道发射装置系统动力学的深入研究和相关装备研制提供支撑。

典型海上热发射动力学效应及影响因素分析

考虑海上发射环境特殊性,分析了发射船承受的典型海浪以及风环境,针对陆基发射时运载火箭直接坐落在发射台上的裸箭热发射方式,分析了该支撑形式在海上动态环境下的射前稳定性,获得海上裸箭热发射方式的承受晃动极限。为解决陆基热发射支撑方式不满足三级海况发射稳定性的问题,提出运载火箭的框架式扶稳措施,通过框架内的柔性支撑保证运载火箭的射前稳定性。构建由火箭、等效甲板、导向框架、导轨、柔性支撑、发射台等组成的发射系统动力学仿真模型,开展复杂海况条件下的发射动力学分析,获得了框架式热发射方式在典型海况条件下,不同因素对火箭出框过程飞行姿态、安全间隙等影响规律,可为运载火箭框架式热发射的海上动基座发射动力学安全性评估提供技术支撑,并用于框架式热发射方式的海上动基座环境适应性的综合评价。

基于COMSOL的电磁发射一体化弹丸动力学分析

为了实现高效、精确的电磁发射一体化弹丸效果,深入理解一体化弹丸在电磁场中的动态响应和运动特性,通过采用基于COMSOL的电磁场仿真模拟方法,结合理论推导和数值计算,对电磁发射一体化弹丸的动力学行为进行了系统的研究。建立了有限元模型,对弹丸在电磁场中的受力情况进行了描述和分析;利用COMSOL软件进行仿真,得到了弹丸在电磁发射过程中的速度和位置等关键参数;并得到相关的磁场特性。通过对仿真结果进行分析,深入了解弹丸在电磁场中的运动轨迹和磁场特性,进一步揭示其运动特性和响应机制,为电磁发射技术的进一步发展提供重要的参考和指导。

考虑应变率效应的高海情运载火箭海上发射动力学特性研究

运载火箭海上发射过程是一个强非线性复杂系统级问题。在海上风浪环境下,运载火箭与框架式发射架之间发生相对运动,适配器与导轨间的多次冲击载荷非线性、不连续,多次冲击速度不同,应对适配器模型的应变率效应进行评估。首先基于聚氨酯泡沫试验数据,得到更为准确地改进唯象宏观模型。分别建立考虑适配器应变率效应和不考虑适配器应变率效应的海上发射系统动力学模型,对高海情下运载火箭海上发射系统动力学特性进行研究。结果表明,应变率效应对运载火箭海上发射过程中适配器与导轨接触载荷影响较大,对运载火箭海上发射滚转运动规律影响显著,将直接影响后续运载火箭海上发射安全性评估及限转装置设计。研究对运载火箭海上发射具有较高工程价值及理论指导意义。

两栖战车海上行进间发射动力学研究

针对两栖车辆在海上行进时,所携带的导弹受力与发射姿态情况复杂的问题,对该两栖战车和海浪模型进行合理简化和假设,建立了两栖战车在随机海浪激励下的动力学方程。利用动力学仿真软件得到了大量导弹发射初始扰动数据,并采用统计学方法和正交实验思想对数据进行分析。分析结果表明,两栖战车在四级海况迎浪行进的情况下,搭载的导弹发射初始扰动具有很好的正态分布规律,且导弹发射的高低射角比水平射角更能影响导弹发射的稳定性。

电磁轨道炮发射动力学建模与仿真研究

目前,对电磁轨道炮发射过程的研究主要集中在电枢与导轨的电-磁-热-力等多场耦合动力学研究,缺少电磁轨道炮发射过程中弹丸的发射动力学建模和分析。针对此问题,结合电磁轨道炮特性,考虑电磁力、摩擦力、空气阻力、重力和碰撞力等作用,建立了电磁轨道炮机电耦合发射动力学模型,推导出脉冲电源电路传递方程,动力学仿真求解了电磁轨道炮发射过程中弹丸膛内运动规律和电磁力。该研究结果为弹丸膛内运动和起始扰动计算分析和测试提供了理论基础。

课程思政背景下军校专业基础课“四步走”教学模式改革与实践——以《发射动力学基础》课程为例

为落实立德树人根本任务,探索适合军校理工科专业基础课程特点的教学模式,本文提出了“四步走”闭环式教学模式,阐述了"提问题-讲原理-析结论-合实例"的内涵和特点,以及融入课程思政元素渗透的具体实施策略。最后以《发射动力学基础》课程为例进行实践应用,结果证明:融入课程思政的“四步走”闭环式教学模式,在传授知识、培养学员发现-分析-解决问题能力的同时,还在培塑闭环思维模式、激发使命责任、形成知识体系、提高工程实践能力等方面发挥实效,为军校专业基础课课程思政建设和教学模式改革提供参考。

某自动步枪发射动力学仿真

为研究某步枪射击时的动态特性,运用Pro/E和ADAMS软件建立了该自动步枪虚拟样机模型,选取枪机框速度和位移为校验指标,将仿真结果与试验结果对比,验证了模型及仿真结果的可信性。在此基础上,研究了枪机框、枪机等部件的动力学特性,分析了活动机件前后运动产生的碰撞对枪身的冲击情况,为该自动步枪结构优化及人枪系统动力学问题的深入研究提供了参考。

多管火箭发射动力学研究

从武器系统弹、炮、药、环境一体化的角度 ,研究了多管火箭武器发射动力学 ,建立了多管火箭武器刚体、弹性体耦合的多体系统发射动力学模型和发射动力学方程 ,并给出了增广特征矢量的正交性条件 ,力图实现对多管火箭武器系统动力响应的精确分析。

高炮发射动力学仿真技术研究

本文以概要方式介绍了高炮发射全过程的动力学仿真技术。论述了以计算机数字仿真技术为手段 ,通过建立以振动理论为基础的高炮的空间动力学模型 ,用内弹道理论和自动机理论分析得到高炮射击时的载荷 ,计算火炮模型在射击载荷下的动态响应 ,然后以炮口振动确定弹丸的初始扰动 ,再以外弹道理论预测射击精度。通过计算机仿真高炮从点燃底火 ,经弹丸在膛内运动、自动机运动、火炮振动到弹丸飞离炮口 ,到撞击预定目标的发射全过程 ,分析影响高炮射击精度的主要因素 ,为高炮设计研究人员在计算机上分析高炮的主要性能、确定或修改设计方案 ,以及为高炮总体方案设计、结构优化设计提供技术基础和工具。

空间飞网发射动力学建模仿真研究与地面试验

空间飞网是近来提出的一个创新的空间系统概念,在空间碎片处理和在轨服务方面具有独特的应用潜力。针对飞网系统的发射过程,利用建模仿真和地面试验两种手段进行了研究,建立了飞网发射的集中质量模型,设计了基于燃气助推质量块的飞网发射地面试验装置,开展了多次飞网发射试验。地面试验结果与模型仿真结果基本吻合,说明所建立的动力学模型可用于空间飞网系统设计。

履带式自行火炮发射动力学建模仿真研究

针对目前履带式自行火炮发射动力学仿真耗费时间长,以ADAMS软件为平台,基于多体动力学和接触理论,重点对履带系统的建模方法进行了研究,并建立了全炮的仿真模型。基于该模型,分别在硬质地面和柔性地面进行了仿真试验,通过硬质地面的仿真,认为所建立模型的参数设置合理;通过柔性地面的仿真,其受力和运动的变化规律符合理论分析结果;与专业软件建立的模型相比(如ADAMS/ATV),该模型消耗的CPU时间较短。该模型可以进一步用于履带式自行火炮发射动力学特性的研究。

多管火箭炮系统发射动力学仿真研究

给出了多管火箭炮系统在发射过程中动力学仿真 ,包括建立模型 ;运用轮胎和地面的接触铰约束 ,体现了地面对轮胎的单面约束作用 ;利用碰撞模型 ,对火箭弹在定向器管内的运动受力情况进行仿真计算。

自行炮发射动力学研究

建立了自行炮发射动力学模型 ,研究了它的振动特性和增广特征矢量的正交性 ;给出了系统动力响应的求法 ;并对系统的振动特性、动力响应和弹丸的起始扰动进行了数值仿真 。

不同车速条件下车载转管机枪发射动力学特性研究

为了研究某型车载转管机枪在车辆行驶状态下射击时枪管变形和车辆行驶速度对于射击密集度的影响,利用谐波叠加法生成B级路面,并以多刚体动力学和柔性多体动力学理论为基础,采用ADAMS/Flex柔性体模块,建立了该型机枪刚柔耦合的路面-车体-机枪系统的虚拟仿真模型。综合考虑轮胎与地面、车体与机枪之间的相互作用,在各种车速条件时进行了机枪系统的动力学分析,获得了机枪射击时的枪口响应特性和弹着点散布情况。通过对各种车速时仿真曲线对比计算和70%射击散布圆分析,得出枪口的响应位移以及机枪的射击精度与车体的行驶速度之间的变化关系。研究结果为该型车载机枪的进一步地运用与试验提供了理论支持和方向。

多管火箭炮刚柔耦合多体发射动力学仿真研究

以多刚体动力学和柔性多体动力学理论为基础,建立了刚柔耦合多体系统动力学方程;应用ADAMS、ANSYS软件,通过建立ADAMS模型,并在模型中引入柔性定向管,对某火箭炮系统进行了发射动力学仿真和分析,得到了全炮的受力及振动情况,为今后更精确的研究火箭炮的发射过程动力学特性提供了理论参考。

多管火箭随机发射与飞行动力学仿真

该文从武器全系统弹、炮、药、环境一体化的角度 ,在多管火箭发射与飞行动力学的理论研究的基础上 ,形成了多管火箭随机发射与飞行动力学数值仿真系统。对某多管火箭振动特性、动力响应及射击密集度等进行了数值仿真 ,仿真结果得到了一系列试验验证。由仿真系统仿真得出的某多管火箭武器密集度试验方案减少了试验用弹量 82 .5%。

机枪系统发射动力学研究

本文提出一种 18参数人体抵肩集总参数模型 ,在此基础上建立了发射状态下人—枪—土壤耦合系统有限元模型 ,分析其固有特性 ,并求解其在连发状态下的枪口响应 。

舰炮刚柔耦合发射动力学仿真

以多柔体动力学理论为基础,采用RecurDyn/F-Flex柔性模块,引入柔性身管,建立某舰炮刚柔耦合模型。对该舰炮进行了刚柔耦合多体发射动力学仿真。得到炮口振动情况和一系列的动力特性曲线。通过与多刚体模型仿真结果相比较,说明该方法科学合理,仿真结果准确。

舰炮发射与飞行动力学仿真研究

以发射动力学,多体系统传递矩阵法及弹道学理论为基础,建立了舰炮刚弹耦合的发射动力学模型;应用蒙特卡洛方法,编制了舰炮随机发射与飞行动力学仿真程序。进行了舰炮模态试验,试验结果验证了仿真结果的正确性。分析了影响舰炮射击密集度的因素,并提出了改善舰炮射击密集度的措施,对舰炮设计具有指导意义。