UUV变截面自航发射管线型优化仿真分析

为设计适用于无人水下航行器(UUV)变截面的自航发射装置,文中基于电动力鱼雷推力模型和自航发射过程受力模型,分析鱼雷自航发射过程中所受的推力、流体阻力、沿程阻力和局部阻力,依据运动学方程,建立鱼雷自航发射数学模型,依据数学模型建立仿真程序计算出管速度,以出管速度为关键指标优化UUV变截面自航发射管线型。结合变截面发射管结构特点和设计需求,确定发射管各段长度和直径作为约束条件,进而建立优化问题的数学表达式,为加快收敛,采用自适应变异概率的遗传算法进行发射管线型寻优计算,进行100代仿真计算,比较出管速度最终得出优化结果,以结果为依据绘制了自航发射管最优线型,对探索UUV变截面发射技术进行了有益尝试,为变截面自航发射管设计提供了理论依据。

加固机动发射车外形结构对其稳定性影响研究

爆炸场中发射车受冲击作用存在倾覆可能,从而丧失战斗能力,在针对发射车抗爆加固设计中,对车体外形结构的考虑是必要的。为分析发射车不同外形结构在冲击波作用下的稳定性差异,使用激波管分别对矩形箱体、半圆形箱体、等腰梯形箱体进行冲击试验,并利用高速摄影观测箱体受冲击后的运动响应。为在激波管口获得预想的冲击波超压,使用AUTODYN对爆炸驱动激波管内流场进行仿真计算并与试验结果对比验证,通过仿真数据拟合了爆炸驱动激波管超压的经验公式。冲击试验表明,爆炸场中半圆形箱体比矩形箱体在质量更小的条件下具有更强的抗平动位移优势;等腰梯形箱体比矩形箱体在质量更小的条件下具有更强的抗倾覆能力。在发射车的加固设计中,采用等腰梯形截面结构比传统矩形截面结构在质量更小的条件下会有更好的抗倾覆稳定性。

复合材料发射筒水锤载荷数值模拟与试验验证

本文使用有限元数值仿真方法对某型复合材料发射筒进行水锤动态载荷下结构强度、刚度研究。研究结果表明,主体段采用复合材料,上、下法兰采用铝合金的结构方案,能够满足承载要求。开展部段样机的承载试验,与样机的仿真结果吻合,验证设计结果的正确性,为碳纤维复合材料筒设计提供支撑。

复合材料发射筒筒体发射力学特性仿真分析与优化

采用有限元数值仿真方法对导弹发射时某型玻璃纤维复合材料发射筒筒体的刚强度进行评估分析。将筒壁螺旋层螺旋角、环向层与螺旋层厚度比以及筒壁厚度作为设计变量,对复合材料发射筒筒体进行优化设计。研究结果表明:优化前的复合材料发射筒筒体安全裕度低,不满足设计要求;优化的复合材料发射筒筒体最大位移降低了57.8%,安全裕度提高到0.27,满足了筒体设计要求,且复合材料发射筒筒体重量比优化前轻6.8%。研究结果为复合材料发射筒筒体的设计提供参考。

驱动气体的密度梯度对弹丸发射速度的影响

为进一步提升轻气炮的发射能力,提出采用梯度气体替代单一氢气或氦气作为驱动气体的方法,通过对等直径发射器进行分析,建立了弹丸在梯度气体驱动下的加速运动模型,对比了氖-氦梯度气体驱动与单一氦气驱动的发射能力差异,分析了梯度气体参数对发射性能的影响。结果表明,与单一氦气驱动相比,氖-氦梯度气体驱动能够提升0.4~1.4 km/s的发射速度或降低0.2~0.9 GPa的发射过载;气体的密度和活塞的运动速度对发射速度和过载的影响最大,气体压力和多方气体指数的影响次之;梯度气体中,高密度气体应选择多方气体指数和密度较高的气体(如氖气、氩气等);梯度气体界面位置(高密度气体占比)对发射速度的影响不大,但高密度气体占比少有利于降低弹底压力。

两发两收双波长光电式火灾探测器

为提高火灾探测器检测和分类烟雾的能力,提出了一种能排除干扰颗粒的两发两收双波长光电式火灾烟雾探测方法。设计并实现了采用该方法的火灾探测器,使用波长为468 nm的蓝光与850 nm的红外光作为发射光源,利用蓝光接收管和红外光接收管接收的散色光强的差异,得到光学迷宫中气溶胶颗粒的粒径,区分正常烟雾与水蒸气干扰颗粒,降低火灾误报率。使用该方法设计的两发两收烟雾探测器的静态工作电流约1μA,平均工作电流为2.29μA。

轻质化碳纤维复合材料发射筒耐烧蚀性能研究

通过建立碳纤维复合材料热传导仿真模型,对复合材料热传导过程进行仿真分析,分别对由环氧树脂和酚醛树脂制备的T700碳纤维分组试件进行高温烧蚀性能试验,还开展了耐火涂料对其性能的影响试验。通过仿真分析和不同状态下的试验,所得结果可为轻质化碳纤维复合材料发射筒的使用寿命研究提供支撑。

玻璃钢定向器热弹性能数值仿真与分析

玻璃钢定向器在火箭弹和高温燃气流作用下,呈现出热弹耦合的复杂力学特性。采用有限元法对某型号玻璃钢定向器进行燃气流场和热弹耦合数值仿真与分析,掌握了燃气流场的分布及对定向器的影响情况,得到了玻璃钢定向器热-结构耦合的各数值结果和热弹特性,了解了物理特性参数变化对定向器热弹性能参数的影响规律。结果表明燃气流对定向器热作用非常强,定向器经热传导从内到外温度呈梯度分布,经5分钟后,管体温度逐渐和周围空气介质温度趋于一致,物理特性参数变化对定向器热弹性能参数值产生一定的影响。本仿真研究为玻璃钢定向器的热性能设计和结构设计提供了理论依据和重要参考。

玻璃钢定向器老化性能及蠕变行为研究

针对玻璃钢定向器的老化性能及蠕变行为,提出了相应的蠕变估算方案。通过试验曲线对比验证,建立适合定向器用玻璃钢材料的本构模型;对Schapery、Rabotnov两种蠕变理论进行深入研究,利用蠕变试验曲线确定模型中的相关参数,拟合两种模型的蠕变变形图,结果表明:Rabotnov蠕变理论更适合用于描述定向管用玻璃钢材料的蠕变变形。

一种提高正横布置潜艇发射装置发射安全性的方法

正横布置的潜艇发射装置在发射鱼雷诱饵时,由于受潜艇航行带来的水流作用力的影响,鱼雷诱饵出管后将向潜艇的尾部方向回转,如果潜艇发射鱼雷诱饵时的航速较高,则这种回转将十分严重,有可能与发射艇的尾部相碰撞,这将给发射艇及鱼雷诱饵带来安全性问题.文中提出了一种鱼雷诱饵发射装置在艇上作向前倾斜的斜置式布置结构.数值仿真结果表明:此种布置方式可以削弱鱼雷诱饵出管以后的回转趋势,从而可以避免较高航速时鱼雷诱饵与发射艇的回转碰撞.

封闭式导弹发射箱内燃气流特性实验研究

利用局部动力相似理论，对贮运箱式导弹发射箱在后密封盖封闭状态下，静态点火时内部流场的变化情况进行了实验研究，发现在弹管间隙内存在着新的流场结构，以及这种流场结构随后密封盖开启时间而变化的规律。

小型物体冷气发射系统内弹道过程分析

为了研究小型物体冷气发射系统发射过程的内弹道特性,根据小型物体冷气发射系统的结构及工作原理,利用热力学理论建立了发射过程的内弹道模型,模型中考虑了发射筒间隙漏气及被发射物旋转.根据模型编制了计算程序,计算分析了发射过程内弹道性能参量的变化规律.被发射物接口与储气罐出气口未脱离前,被发射物所受的作用力较小,速度增加缓慢,发射筒开始充气后,被发射物所受压力迅速增大.开展了不同充气压力条件下的发射试验,并测试了被发射物出发射筒时的速度.计算结果与试验结果符合较好,试验结果验证了模型的合理性,为小型物体冷气发射系统结构设计提供了理论研究方法.

大口径超短身管高低压发射装置内弹道过程的数值模拟与试验研究

根据大口径超短身管发射装置的特性,为保证点火一致性和燃烧的稳定性采用高低压发射原理设计了装药结构。利用经典内弹道理论对混合装药考虑喷口气流流动的发射过程建立了内弹道模型。采用该模型对正装药、强装药和减装药条件下内弹道过程进行了数值计算和相关的试验验证。结果表明,数值计算结果与试验结果较为接近,证明所建模型的合理性和可靠性。

复合材料火箭定向器有限元法数值仿真

以某复合材料火箭定向器为对象,分别建立了3mm,3.5mm,4mm三种壁厚的定向器和火箭的有限元模型进行分析,计算了火箭在定向器内运行的全过程,得到了复合材料定向器的一些有价值的计算数据曲线。数值计算结果与实际数据对比显示,最大偏差不到14%,证明仿真结果是可信的,综合比较,4mm壁厚的定向器是最佳选择。研究表明,用复合材料制成的火箭定向器完全能够满足工程需要。

火箭炮同时离轨发射管二次流实验研究

采用局部动力相似理论建立了火箭炮同时离轨发射系统的静态模拟实验，对发射管内二次流进行了实验研究，摸清了管内二次流的流动特征。

基于瞬态动力学复合材料火箭定向器数值仿真

随着世界军事科学的日益发展,纤维增强复合材料在武器装备上得到越来越多的应用,为了深入研究纤维增强复合材料定向器的刚强度,必然要对各种参数进行大量的实验,造成效费比很高。为解决这个问题,文中用数值仿真的方法对玻璃纤维增强复合材料火箭定向器进行了研究,计算了火箭在定向器内运行的全过程,得到了复合材料定向器的一些有价值的计算数据曲线。数值计算结果与实际数据对比,取得良好的一致性。研究表明,用该复合材料制成的火箭定向器完全能够满足工程需要。

基于减小初始扰动的弹管间隙优化设计方法

针对火箭/发射装置系统,用牛顿-欧拉法建立了火箭和发射管的动力学方程组,基于MATLAB平台编写了方程组求解程序,在此基础上分析了弹管间隙对火箭初始扰动的影响,并利用二次回归模型求出了弹管间隙的最优解。计算结果表明,初始扰动角和角速度是弹管间隙的二次函数,而最优弹管间隙为该二次函数构成的齐次方程的解。该方法能为火箭发射系统的设计提供参考。

点火管气固两相流模拟喷射装置的设计与计算

为了研究火炮装药床中的点传火特性,根据高低压发射原理,设计了一种点火管气固两相流的模拟喷射装置,建立了模拟装置中高低压室的内弹道方程组,并进行了数值计算。计算结果表明,通过调整装药量、药形参数、节流孔面积及喷孔面积的大小,可以满足点火管多种工况下模拟实验的要求。对于单孔管状药,增大装药量或者减小弧厚,均可以使破膜时间提前,稳定喷射持续时间延长;增大节流孔面积或者喷孔面积,均会导致稳定喷射时的平均压力降低。

弹管间隙对火箭炮初始挠动影响的仿真分析

弹管间隙是影响火箭炮初始扰动的重要因素之一。依据某多管火箭炮的实际结构,建立了发射动力学模型。应用动力学显式有限元理论对模型进行了仿真计算,获得了不同弹管间隙条件下影响火箭炮初始挠动的相关参数。通过结果的对比分析,得到了火箭炮初始挠动随着弹管间隙变化的趋势,为火箭炮结构优化提供参考和借鉴。

水下垂直发射筒口压力波动特性分析

筒口压力场的波动特性对于发射装置的设计和飞行器水下点火时机的选择至关重要。通过CFD仿真计算和试验结果分析,给出了筒口压力波形,归纳出了压力波动的量值模型。研究结果表明,飞行器出筒后筒口压力出现第一个峰值,经历了一个脉宽大约为峰值脉宽2倍的波谷后,达到第二个峰值,之后以较为稳定的频率波动,波动幅值近似以指数规律迅速衰减。从第二个波峰开始,压力波可以用有阻尼的振动方程近似表示;波动频率随流场欧拉数的增大而增大,与欧拉数的倒数近似成线性关系,可为飞行器的水下发射设计提供参考。