引信球转子动力学分析

球转子机构是旋转弹药引信典型的保险与解除保险机构之一,除主要用于满足引信隔爆安全性要求外,同时也可兼作延期解除保险。应用欧拉刚体动力学理论,分析了球心、质心及弹丸旋转轴均不重合时的球转子动力学问题,给出了描述球转子在其腔室内转正运动的微分方程组,为引信球转子的工程设计提供了理论支持。

引信球转子起动时刻判定

在质心、形心与弹丸旋转轴三者均不重合的引信球转子解除保险运动过程动力学模型基础上讨论了球转子运动微分方程组求解的初始条件,建立了质心、形心及弹丸旋转轴均不重合时引信球转子起动时刻的受力平衡方程组。作为实例计算了某引信球转子解除保险运动的起动点。

引信球转子机构动力学仿真

引信球转子机构是旋转弹药引信的典型机构之一,除用于隔爆之外,还可实现延期解除保险。应用欧拉刚体动力学理论,建立了球心、质心及弹丸旋转轴均不重合时球转子解除保险运动过程的微分方程组,在给出了求解该方程组初始条件的基础上对某引信球转子机构解除保险过程进行了仿真。所得仿真结果与工程实践的结果是一致的。

用四元数建立引信球转子定点转动的数学模型

球转子机构是一种典型的引信隔爆机构,优化设计之后还可实现延期解除保险功能。应用欧拉运动学方程组建立的引信球转子转正运动数学模型,数值求解在球转子接近转正时存在着奇异性,为克服这一问题,应用四元数理论,在分析质心、形心与弹丸旋转轴均不重合时的球转子动力学基础上,建立了描述球转子在其腔室内定点转正运动的新的数学模型。这是一组非退化的线性微分方程组,没有奇异点,有助于得出不失真的球转子运动数值解,从而深入研究球转子的动态平衡角现象。

引信球转子运动的四元数数学模型数值仿真

为寻求准确高效地描述引信球转子运动规律的数值仿真算法,分别采用Runge-Kutta方法和Gear方法,利用四元数数学模型对两种引信球转子运动进行了数值仿真。结果表明:与强非线性的欧拉角数学模型相比,线性的引信球转子四元数模型能避免章动角趋近于0°或180°时的奇异性问题;采用Runge-Kutta方法耗用机时为Gear方法的1/3左右。

引信球转子转正运动终止条件分析

为得出描述引信球转子转正运动终止状态的动态平衡角,从而解决球转子工程设计的可靠性问题,建立了质心、形心与弹丸旋转轴三者均不重合时球转子转正运动终止时刻的受力平衡方程组,讨论了引信球转子转正运动微分方程组求解的终止条件。以某引信球转子设计为例进行了数值仿真。仿真结果表明:引信球转子动态平衡角接近于零但不等于零,并且散布较大。实验结果表明:进行球转子设计时,在提高延期解除保险性能前提下应兼顾动态平衡角,以提高发火与传爆可靠性,特别是在球转子直径较大、采用针刺发火原理或旋转偏心较大的场合。

引信球转子运动方程求解的初始条件

给出了质心与形心重合但偏离弹丸旋转轴的引信球转子运动方程组求解的初始条件，讨论了球转子在其腔室内运动的起动特性，包括球转子机构设计参数和弹道环境对球转子运动起动特性的影响．分析表明，球转子的解除保险工作特性不但与球转子的旋转偏心、球转子的直径等因素有关，而且更重要的是还取决于球转子相对于其腔室的初始方位，即球转子与其腔室的初始接触点在球转子上的位置．作为实例。

用统计法计算矢量尺寸链求引信球转子的旋转偏心

引信球转子的旋转偏心，即引信球转子解除保险过程中球转子形心相对于弹丸旋转轴轴线的偏移量，是引信球转子工作特性分析与计算中的重要参数．作为实例，在对构成引信球转子旋转偏心的尺寸链进行了分析与假设之后，利用平面矢量尺寸链理论计算了某引信的球转子旋转偏心，并对计算结果进行了分析与讨论．

引信球转子力学特性参数分析

引信球转子的运动特性主要取决于其力学参数。利用三维建模软件求解了12种引信球转子的力学参数,并对结果进行了分析和讨论。结果表明绝大多数引信球转子质心与其形心是不重合的,且不在球转子雷管轴线上,而雷管轴也并非极惯性轴。除了个别球转子质心位于形心、雷管轴为极惯性轴之外,其余11种球转子质心偏离形心0.019～0.509 mm,雷管轴与极惯性轴之间夹角为0.01°～0.60°。两个赤道转动惯量不相等,且垂直于引信轴线赤道轴的转动惯量小于另一赤道转动惯量。