Φ7mm双旋向内螺纹铜管旋压成形工艺研究

通过有限元模拟、成形工艺试验、样品管齿形参数测试以及内外表面质量观察,研究了Φ7mm双旋向内螺纹铜管旋压成形工艺。结果表明:在双旋向内螺纹铜管旋压成形过程中副齿齿槽能有效阻止旋压方向上与其相邻的主齿周围金属材料逆向流动;双旋向内螺纹铜管Φ7×0.25×0.18(主齿50条、副齿10条)旋压成形优选旋模比为500r/m时,能同时兼顾双旋向内螺纹铜管的齿形参数、内外表面质量及生产效率。

一种特殊结构的双旋向润滑油泵

介绍了一种特殊结构、加工工艺性好的变速箱用双旋向润滑油泵,分析了其工作原理、结构特点、技术参数、设计方案,试验结果和运用情况。

高旋弹二维修正引信双旋结构气动特性及气动力表征

针对配二维弹道修正引信高旋弹具有弹体气动参数非对称、纵向和横向修正紧密耦合等问题,为了准确表征高旋弹气动参数、明确修正弹丸气动特性和产生机理,提出了基于CFD(computational fluid dynamics)仿真的双旋结构气动力计算分析方法.在构建双滚转域流场仿真模型的基础上,对比了二维修正引信不同控制状态下的弹丸受力情况;明确了高旋弹固有气动力和二维修正引信所引起的气动力;建立并推导了攻角与滚转角耦合情况下的舵片受力模型.研究表明:针对二维修正组件,需要考虑合攻角与舵滚转角的相对位置关系以计算诱导阻力;受迎背风和舵片绕流影响,舵片受力模型和弹体的横、纵向气动力均随攻角、滚转角及马赫数变化.

鸭舵转速对双旋弹追随稳定性影响研究

发展了适合双旋弹虚拟飞行仿真的高保真计算流体力学和刚体动力学耦合平台,以此为基础研究了旋转鸭舵对双旋弹弹道追随稳定性的影响。为了准确刻画双旋弹前后体的差动旋转效应,将滑移网格算法引入自研非结构混合网格流场数值模拟程序HUND3D。通过对双旋弹进行定轴转动非定常模拟,考察了不同鸭舵转速下双旋弹的流动特征与气动特性。通过耦合求解非定常雷诺平均NS方程和七自由度刚体动力学方程,实现了双旋弹不同弯度弹道的虚拟飞行仿真,分析了弹道追随过程的动力学机理,并结合气动特性分析结果研究了控制鸭舵转速改善弹道追随稳定性的策略。研究结果表明:鸭舵旋转所产生的气动干扰,能够显著影响弹体的侧向力与偏航力矩。通过控制前体鸭舵转速以产生有利于弹道追随的偏航力矩,能够在一定程度上改善弹道追随稳定性。

鸭舵式双旋弹舵翼非线性控制力建模与分析

鸭舵式双旋弹通过调节前体滚转角方位进行弹道修正,建立准确的舵翼控制力模型是深入研究其弹道特性和进行弹道设计的关键。综合考虑弹体和各片舵翼之间的干扰作用,在非滚转系中利用傅里叶级数对前体纵向对称面相对复攻角平面方位改变产生的周期性效应进行变换,建立适用于该类炮弹大攻角飞行的精确舵翼控制力工程计算模型,从原理上显示其与四片舵翼结构参数、复攻角幅值和相位以及前体滚转角方位间的关系。通过计算流体力学数值方法对不同前体滚转角和复攻角下的舵翼控制力进行仿真分析。研究结果表明:受一对减旋舵和操纵舵的法向力共同影响,舵翼控制力的大小和方向变化均呈现出强非线性特征,在大攻角条件下尤其突出;在任意复攻角和前体滚转角情况下,所建模型能够准确描述鸭舵式双旋弹的舵翼控制力及各因素对它的影响,为该类炮弹的前体结构设计、弹道特性分析和弹道设计等提供了理论依据与参考。

基于双旋转移相变压器的有源配电网多台区同步调压及降损优化策略

针对高比例可再生能源接入导致的配电网电压越限难题,以及现有调压方法难以兼顾双向调压及降损优化功能的问题,提出了一种基于相量合成原理并具有双向调压、可靠性高、成本低特性的串联型双旋转移相变压器(double rotating phase shift transformer,DRPST)调节装置。首先,介绍了DRPST的拓扑结构、工作原理和等效电路,建立了其简化电路模型,在此基础上对电压越限原因进行了分析,构建了包含DRPST的有源配电网模型。其次,提出了基于DRPST的实时滚动双层优化策略,内层模型以电压偏差及线路损耗最小为目标,利用多目标粒子群算法进行了求解,并通过模糊隶属度函数方法确定内层模型Pareto解集最优折衷解,外层模型根据内层模型的最优折衷解,利用双闭环PI调节实现DRPST输出转子角度的无差控制。最后通过MATLAB/Simulink进行了仿真分析,验证了所提拓扑与控制方法的正确性和有效性。

鸭舵式双旋弹非线性角运动及其分岔特性

针对鸭舵式双旋弹在飞行过程中可能出现大攻角情况,使原基于小攻角假设获得的稳定性判据等结论难以对这种状况下弹丸的飞行稳定性进行准确判断,为此对该类炮弹的非线性角运动及其分岔特性展开研究。在非滚转系中建立鸭舵式双旋弹改进的6自由度弹道方程,并在考虑几何非线性和气动非线性条件下,推导精确的广义复攻角运动方程及其状态空间模型;应用霍尔维茨方法提出该类炮弹大攻角飞行时的动态稳定性判据,并通过数值仿真计算分析不同因素对系统分岔特性和极限环半径的影响。研究结果表明:升力和马格努斯力矩的非线性项以及飞行速度是影响系统分岔特性的主要因素;舵片控制力和力矩以及空气密度的增大均容易使极限环半径减小;有控飞行时极限环半径可能进一步减小,但其受前体滚转角控制方位的影响不大,即前体滚转角控制方位改变对飞行稳定性影响较小。

鸭式布局双旋稳定弹强迫运动理论研究

为深入理解鸭式布局双旋稳定弹的动力学特性,对前体鸭舵周期性干扰引起的强迫运动进行了理论研究。建立一个简化七自由度飞行动力学模型,利用双旋稳定弹的横向运动方程组,在小攻角条件下推导出线性攻角运动模型,得到周期性舵控作用强迫项对应特解的具体表达式。通过对攻角快、慢圆运动角频率及强迫振幅变化特性在不同条件下的仿真分析,讨论该强迫运动的共振条件,分析舵面偏转角、舵面位置和极转动惯量比对共振幅值的影响。对大攻角条件下的前体转速闭锁问题进行初步分析,导出了该弹发生转速闭锁的稳定方位角及临界攻角表达式。

双旋弹丸弹道修正组件控制响应模型研究

为提高靶场试验中修正组件的打击精度,获得更好的滚转控制效果,评估滚转控制算法和弹道修正策略的性能,建立具有实际指导意义的双旋弹丸弹道修正弹修正组件控制响应模型,提出了一种数值仿真与试验测试相结合的执行机构建模方法.该方法通过获取双旋执行机构在阶跃冲击下的时域响应特性,结合拉氏变换计算传递函数,建立电磁控制力矩动态响应模型;通过飞行试验进一步获得准确的气动力矩和隔转阻尼力矩模型,建立了双旋弹道修正组件固定鸭舵滚转控制响应模型.风洞环境下的控制试验结果表明:双旋弹丸弹道修正组件控制响应模型能够以较高的精度评估组件动态控制响应特性,误差小于1.5%.试验验证了建模方法的可行性,也为后续弹道修正策略和控制算法研究提供了精确可靠的分析模型.

鸭式布局双旋弹飞行动力学建模与仿真

为发展具有精确打击能力的有控旋转稳定弹,研究了一类采用双旋结构的鸭式布局旋转稳定弹。分析了该类有控弹的飞行原理,补充了其飞行动力学建模所需的坐标系;根据牛顿第二定律和动量矩定理,建立了七自由度刚体质心运动方程和绕质心运动方程;讨论了作用在弹体上的诸力和力矩。编制计算程序对鸭式布局双旋弹的弹道特性进行了仿真分析,揭示了无控条件下双旋弹前、后体的转速和全弹攻角、偏流的变化规律,得到了控制力和控制力矩作用下双旋弹体的攻角响应。仿真结果与其飞行原理吻合,符合外弹道规律,验证了所建模型的合理性,为后续研究该类有控旋转弹提供了理论基础。

基于等效力方法的双旋弹侧向控制力落点响应分析

为研究双旋式弹道修正弹在侧向控制力作用下弹丸的落点响应规律,实现控制力作用下落点修正量的简便计算,提出等效控制力方法。将侧向控制力对弹丸质心运动的影响分解为力的直接作用和力与力矩引起的角运动变化产生的间接影响。基于双旋弹的7自由度弹道模型,推导出受控条件下弹丸平均攻角的变化量,从而求解等效控制力,并依此推导出控制力引起的落点位置变化量的理论表达式。理论分析表明,其余参数相同时,修正距离与控制力作用点到质心的距离几乎呈正比。仿真和实验数据表明,理论公式计算的误差在10%以内。

隔转鸭舵式弹道修正弹双旋通道参数辨识

双旋弹概念为旋转稳定榴弹的智能化改造提供了新思路,解耦后前后级之间通过执行机构进行控制。为实现对控制内回路的高效设计和分析,建立双旋通道的动力学模型。该模型以准静态气动力和改进形式的Lu Gre摩擦之间的匹配关系预测鸭舵的运动。通过瞬态数值计算和动态风洞试验获取气动力和摩擦的时域数据,利用最小二乘方法对模型的参数进行估计。研究结果表明:鸭舵的侧向力和滚转力矩分别受到相位角和滚转速率的影响,准静态气动力的估计精度在4×10-3以内;前后级之间的摩擦是轴向力和相对转速的函数,改进的Lu Gre模型对摩擦的估计能够满足工程需求。飞行试验中双旋参数的测试结果验证了双旋模型在全弹道过程中对鸭舵运动预测的可行性,为双旋修正弹的工况预测和控制系统设计提供了分析方法。

双旋制导火箭弹动力学建模

依据双旋火箭弹的多体特点,采用多体动力学中的凯恩方法建立了包含弹头和后体动力学特征的双旋火箭弹动力学模型。综合考虑弹头和后体的相互作用,将轴向的约束力视为非理想约束,并将其考虑进广义主动力,最终得到7个标量动力学方程。理论分析与仿真结果表明,采用凯恩方法建立动力学模型同牛顿欧拉法所建模型相比较,凯恩模型不仅能够精确地展现双旋制导火箭弹的飞行特性,同时也减少了微分方程的求解数量,便于计算机的仿真计算,具有一定的适用性。

固定鸭舵双旋弹动态稳定性分析

针对一种固定鸭舵双旋弹,研究了滚转角控制量任意时变条件下的动态稳定性问题。在弹体固定面坐标系中给出固定鸭舵双旋弹的力方程组和力矩方程组,建立了角运动状态空间模型。运用Lyapunov方法研究了固定鸭舵双旋弹的动态稳定性问题,证明可以通过求解一个Riccati形式的线性矩阵不等式来判断其动态稳定性。利用复数平方根计算方法得出稳定因子表达式,基于界实引理定义了绝对稳定H∞范数。提出固定鸭舵双旋弹的绝对稳定性判据,包括稳定因子约束和绝对稳定H∞范数约束,外弹道仿真结果验证了该稳定性判据的正确性。

双旋光器结构的可重构三值光学处理器

针对三值光计算机进行逻辑运算时处理器的数据位与像素位在数量对应关系上的差别,提出了一种新的典型光路结构——双旋光器结构来提高光学处理器的重构速度,减少数据位数的管理难度。利用提出的结构实现了以行为单位的运算单元——行运算器,讨论了行运算器的重构特性、重构电路以及重构指令。在此基础上,设计并实现了可以降低处理器管理软件复杂度的双旋光三值光学处理器,并阐述了双旋光三值光学处理器的重构过程。最后,进行了行运算器重构指令的验证实验。验证结果表明:双旋光三值光学处理器原理正确,81个重构指令全部有效;在具有3个分区的双旋光三值光学处理器中,可并行实现任意千位量级的二元三值逻辑运算。

基于双旋迫击炮弹平台的改进型Sage-Husa自适应滤波滚转角测量算法

针对传统扩展卡尔曼滤波算法无法消除量测噪声、导致二维弹道修正引信滚转角测量误差偏大问题,利用轴向陀螺的实测转速作为系统噪声补偿,提出一种基于双旋迫击炮弹平台的改进型Sage-Husa自适应卡尔曼滤波滚转角测量算法。相对于传统扩展卡尔曼滤波方法,新算法显著降低了滚转角测量误差,提高了滤波器对于弹道升弧段和降弧段滚转角新息改变的自适应性;以高精度三轴转台作为硬件实验验证平台,该算法始终能够保持较高的测量精度和自适应性。研究结果表明:改进后的Sage-Husa自适应卡尔曼滤波滚转角测量算法在仿真验证中的滚转角测量误差均值为0.26°、标准差为0.35°;硬件实验验证中的滚转角测量绝对误差不超过4.2°.

双旋制导火箭弹运动特性分析

依据双旋制导火箭弹的多体特点,在准弹体坐标系中建立了风干扰情况下的角运动模型,并对方程进行了线性化处理。采用微分方程特征根求取了双旋制导火箭弹的动稳定因子和陀螺稳定因子,并给出了稳定判据的解析式,分析了气动系数对其稳定性的影响。对比了改型前后火箭弹的陀螺稳定因子,分析了前后段转动惯量比和转速比的变化对改型弹陀螺稳定性的影响,得出了提高前后段滚转角速度比或转动惯量比可加强双旋制导火箭弹陀螺稳定性的结论。

固定翼双旋弹修正组件滚转控制研究

针对固定翼双旋弹修正组件滚转通道存在的输入扰动和模型不确定性问题,设计一种基于H∞回路整形的两自由度滚转通道控制方法.通过对修正组件电气系统和机械系统的建模,得到执行机构电磁控制力矩的计算方法,利用理论分析及实验测试,研究了修正组件气动力矩和滚转阻尼力矩的建模方法,从而得到滚转通道控制模型,并设计基于H∞回路整形的两自由度滚转通道控制器实现滚转角度控制.半实物仿真实验结果表明,通过对修正组件电气系统和机械系统分析建立滚转通道控制模型的方法可行,设计的滚转通道控制器能够实现精确的滚转角控制.

固定翼鸭舵式双旋弹的飞行控制系统仿真研究

在固定翼鸭舵式双旋制导迫击炮弹飞行控制中,为提高落点精度,通过调节鸭舵的控制力矢量方向实现横法向过载控制,需要建立鸭舵的滚转姿态与横法向过载的对应模型实现炮弹的飞行准确控制。针对上述问题,提出了预测落点与比例导引两种制导算法,做为双旋弹的制导飞行控制。通过搭建控制系统的实物仿真模型,模拟双旋弹的双旋运动过程,对预测落点与比例导引制导算法进行了对比分析,通过仿真验证了两种制导算法都可以实现双旋的弹道修正.预测落点算法可以用于全弹道修正精度,但是修正过程中弹体振动较大,比例导引算法只能进行下降段弹道修正,但修正过程较为平滑,控制稳定性较好。因此为实现双旋弹的弹道修正,需要上升段采用预测落点算法,下降段采用比例导引制导算法。

固定翼鸭舵式双旋弹的制导控制算法研究

从降低制导武器成本和体积的角度出发,在GPS接收机和x轴陀螺仪等少量信息的基础上,根据双旋弹的抛物线飞行特性,提出一种基于调整固定翼鸭舵控制力矢量方向进行弹道修正的制导算法。此种制导方式并不需要精确的弹体姿态信息,通过GPS接收机数据估算弹体的当前姿态,并通过弹体的静稳定裕度保证飞行稳定性,实现落点偏差的有效修正。最后在分析姿态信息采集算法的误差范围的基础上,对制导控制算法的适用性进行了分析与验证。