轴向载荷对大长细比导弹稳定性的影响研究

大长细比飞行器的刚性模态和弹性模态极易发生耦合失稳现象。轴向载荷作用下其结构刚度特性会发生变化,进一步降低其稳定性。使用有限元方法分析了大长细比导弹在轴向载荷作用下的结构刚度特性。采用当地流活塞理论计算弹性体变形的气动力,耦合结构运动方程,基于模态坐标在状态空间内实现结构运动方程的特征值分析和时域求解,研究轴向载荷对大长细比导弹稳定性的影响。研究发现：大轴向过载作用下,大长细比导弹的刚性模态和弹性模态将出现耦合失稳,且随着轴向过载的增加,弹体的结构刚度特性下降,失稳速度降低。     

考虑弹性的导弹倾斜发射动力学研究

针对导弹离轨安全性问题,研究了考虑弹性响应的导弹倾斜发射过程,以及导弹质量特性和发射角度的影响。提出了导弹倾斜发射动力学模型,其中考虑了离轨时刻导弹弹性变形释放产生的弹性响应和动载荷,以及离轨后低速飞行过程中的气动力,建立了导弹的结构动力学模型。通过算例研究了导弹离轨动力学模型的可行性,获得了导弹质量特性参数和发射角度对动力学和弹性响应的影响。研究发现,导弹离轨前,弹体在重力和前后滑块支撑力作用下发生弹性变形,在离轨时刻弹性释放,产生弹性响应,使得弹体受到动载荷;导弹质量和惯量对刚体运动影响较大,导弹质量和惯量越大,沉浮运动和俯仰运动响应越大,且分别呈现线性和非线性趋势;发射角度越大,导弹的沉浮运动、俯仰运动以及弹性响应越小。     

考虑刚体运动与弹体变形耦合效应的旋转导弹动力学建模

旋转导弹结构细长,具有较大弹性,结构低频振动易与刚体运动相互耦合。为更好地研究旋转导弹的动力学特性,对考虑刚体运动与弹体变形耦合效应的旋转导弹动力学建模问题展开研究。引入瞬态坐标系,在该坐标系下利用拉格朗日方程建立弹性旋转导弹的惯性耦合完整模型。该模型考虑了弹性变形对质量特性的影响,能够完整描述刚体运动和弹性变形间的耦合效应。在不同假设下,将惯性耦合完整模型简化后可得到弹性耦合简化模型和非惯性耦合模型。仿真分析结果表明：相对于其他两种简化模型,惯性耦合完整模型能够更全面地描述旋转导弹的运动,而刚体运动与弹体变形耦合效应在旋转导弹建模和分析中不可忽略,需要加以考虑;在旋转导弹运动稳定情况下,3种模型的差别主要体现在姿态运动上,而在弹性变形上的差别可以忽略。     

柔性弹丸飞行动力学研究

建立了大长细比弹丸刚体运动和柔性弯曲变形耦合的动力学模型；定义了柔性弹丸的平均弹轴系和刚体运动；以梁的弯曲理论为基础，推导了柔性弹丸的弯曲变形方程。在准静态变形条件下给出了柔性弹丸的攻角运动方程及其解，并由此获得了柔性弹丸的静态和动态稳定性条件，从中可看出柔性变形对弹丸飞行稳定性的影响，为长大细比弹箭的设计提供了重要的理论依据。     

柔性飞行器飞行动力学与结构动力学耦合分析方法

柔性飞行器的刚体运动和弹性变形相互之间存在耦合影响.为实现柔性飞行器的运动和结构内力的耦合求解,利用Lagrange方程推导柔性飞行器的刚体运动弹性变形耦合方程,其中弹性变形部分利用柔性体的弹性模态来描述;通过算例研究柔性对飞行器运动轨迹和姿态的影响以度刚体运动对结构内力的影响,验证了刚体运动方程和结构动力学方程耦合求解的必要性.     

细长体飞行器主动弹性抑制控制律设计及分析

针对未来采用大长细比、轻质新型复合材料的飞行器结构模态频率进一步降低、气动伺服弹性问题更加严峻的问题,采用智能变结构控制方法,将广义坐标作为反馈量,并针对静不稳定弹性飞行器设计了纵向姿态控制器;然后,基于李亚普诺夫稳定性理论分析了闭环系统的稳定性;最后,通过定点仿真检验了所设计控制器的时域响应特性和对扰动的鲁棒性。仿真结果表明,当弹性模态频率与刚体频率接近时,与传统的基于陷波滤波器的设计方法相比,增加弹性反馈变量的智能变结构控制方法是一种解决气动伺服弹性问题的有效途径。     

弹性变形对大长细比弹箭气动特性的影响研究

采用基于N-S方程的计算流体力学(CFD)技术和基于有限元技术的结构力学(CSM)分析方法,结合动网格技术,发展一种求解大长细比弹箭静气动弹性问题的直接耦合方法.以某鸭式布局大长细比导弹(火箭)为算例,研究弹性变形对全弹气动特性的影响.结果表明:相对于刚体模型,全弹轴向力和法向力降低,压力中心明显前移,气动设计中应加以考虑.     

尾部有推力自由梁的振动分析

为了研究气动弹性对弹性体导弹振动特性的影响,把飞行中的大长径比细长导弹看作是尾部有推力的自由梁,采用广义汉密尔顿原理建立自由梁的纵向弯曲振动数学模型,利用模态分析把模型离散化,考察模态频率随推力和长径比的变化趋势,并找出临界稳定点.讨论了气动弹性现象对系统结构振动稳定性的影响,得出临界稳定点的变化趋势及长径比对这种变化趋势的影响.对系统弹性变形进行了仿真分析,通过曲线拟合给出了振动幅值与推力以及长径比之间的关系.仿真结果表明,气动弹性使得结构振动稳定下降,缩小了稳定范围,随着长径比的增大此现象愈加明显.     

弹体结构变形对发射起始扰动影响研究

对长细比较大的倾斜发射式火箭弹,在进行发射动力学计算时,除考虑外部影响因素外,还应该考虑火箭弹弹体自身的弹性变形引起的横向振动对起始扰动的影响.为了研究某型火箭弹的横向振动特性对发射过程俯仰角运动的影响,采用传递矩阵法建立了火箭弹的横向振动模型,分别进行了多刚体和刚柔耦合发射动力学仿真.通过发射动力学仿真结果及试验测试结果对比,发现弹体的横向振动特性对该火箭弹发射过程中俯仰角方向运动具有比较大的影响.     

弹体结构变形对发射起始扰动影响研究

对长细比较大的倾斜发射式火箭弹,在进行发射动力学计算时,除考虑外部影响因素外,还应该考虑火箭弹弹体自身的弹性变形引起的横向振动对起始扰动的影响.为了研究某型火箭弹的横向振动特性对发射过程俯仰角运动的影响,采用传递矩阵法建立了火箭弹的横向振动模型,分别进行了多刚体和刚柔耦合发射动力学仿真.通过发射动力学仿真结果及试验测试结果对比,发现弹体的横向振动特性对该火箭弹发射过程中俯仰角方向运动具有比较大的影响.     

拨弹轮齿数对供弹运动的影响分析

为保证炮弹在动态交接过程中炮弹速度的平稳性和交接的准确性,分析供弹交接单元中拨弹轮齿数对炮弹交接过程的影响。以某小口径自动机无链供弹系统为例,建立供弹交接单元的动力学模型,对拨弹轮在不同齿数情况下进行炮弹交接仿真分析,得到炮弹速度曲线图,并分析了炮弹与拨弹轮之间的碰撞力。仿真结果表明：拨弹轮齿数的不同对炮弹在不同单元之间的交接有直接的影响,当前后交接单元齿数相同时,炮弹交接速度最平稳可靠。随着供弹速度的不断提高,炮弹与拨弹轮之间的接触力也不断增大。     

拨弹轮齿数对供弹运动的影响分析

为保证炮弹在动态交接过程中炮弹速度的平稳性和交接的准确性,分析供弹交接单元中拨弹轮齿数对炮弹交接过程的影响。以某小口径自动机无链供弹系统为例,建立供弹交接单元的动力学模型,对拨弹轮在不同齿数情况下进行炮弹交接仿真分析,得到炮弹速度曲线图,并分析了炮弹与拨弹轮之间的碰撞力。结果表明,拨弹轮齿数的不同对炮弹在不同单元之间的交接有直接的影响,当前后交接单元齿数相同时,炮弹交接速度最平稳可靠。随着供弹速度的不断提高,炮弹与拨弹轮之间的接触力也不断增大。     

轮式车载火炮火力与底盘系统匹配性能评估方法研究

针对轮式车载火炮火力与底盘系统匹配性能评估难的问题,将模糊综合评判法引入到火炮火力与底盘系统匹配性能评估中。通过分析车载火炮火力与底盘系统的匹配评价因素,建立了相应的匹配评价体系。应用 AHP法获得各评价因素权重系数,基于模糊综合评判法建立评估模型,综合专家经验确定各评价因素的隶属度函数,实现了对车载火炮火力与底盘系统匹配性能的定量化评估。计算结果表明了车载火炮火力与底盘系统匹配性能评估的可行性。     

海洋目标信号的混沌特性研究

分析了海洋目标信号产生混沌的机理 ,以及混沌信号的建模与处理方法。提出了利用混沌信号的 L yapunov指数进行信号检测的一种新方法 ,将它应用于对海洋目标的探测与识别将具有一定的应用价值     

行李架形状对直背式轿车外流场影响的研究

以简化的直背式轿车模型为研究对象，以商用计算流体力学软件STAR-CD为工具，利用移动边界条件进行三维数值模拟，计算了加装行李架前后的轿车在不同车速下的车身气动阻力系数和升力系数，并通过与试验结果的对比，验证了数值计算结果的正确性．计算结果表明，不同剖面形状的行李架对直背式轿车外流场有不同程度的影响．研究结果为合理选择行李架的剖面形状，改善轿车的气动特性提供了依据．     

四元数计算舍入误差的概率分析

对捷联式制导系统中四元数微分方程数值求解舍入误差进行概率分析。首先，对于定点计算机上四元数计算的舍入误差建立了概率模型，然后对舍入误差进行概率估计。     

动叶围带顶部泄漏对冲击式涡轮气动性能影响的研究

短叶片冲击式涡轮采用带冠结构以减小动叶顶部间隙的泄漏,同时为了减小围带与涡轮外壳间隙泄漏,在叶冠围带处增加密封结构。密封内部流动比较复杂,对涡轮性能影响较大。通过对某超声速涡轮进行的三维模拟,对比不考虑间隙涡轮与考虑密封间隙涡轮(不同密封间隙)整体性能,分析密封间隙对涡轮内部流动的影响。     

冯·卡门曲面锥段夹层结构静力试验考核技术研究

受试验条件和加载设备所限,应用传统试验方法对整流罩冯·卡门曲面锥段夹层结构各飞行工况进行静力考核存在难以全面覆盖到或在局部产生严重过考核导致结构提前破坏的风险。运用工程方法和有限元分析方法,通过对各飞行设计工况载荷进行分站段优化、拆分、组合,完成了冯·卡门曲面锥段夹层结构在安全前提下的全面静力试验考核。有限元对比分析结果和对比验证试验结果证明这种方法及思路是有效的、合理的,为相类似曲面锥段的全面、安全静力考核试验提供了一种有效途径。     

决策树算法在装备故障检测中的应用

为快速定位装备的故障点,引入决策树方法.将故障特征作为测试属性,故障点作为类标记.采用 ID3算法计算相关信息熵对故障记录进行划分,构建所需要的决策树,用预剪枝的方法控制树的生长.以某设备故障记录样本为例,建立决策树发现故障特征和故障点之间的关联.结果表明:利用该方法对故障点进行预测,可有效缩短装备故障检测的平均时间.