某多管火箭炮虚拟样机仿真与优化

论文摘要

作为一个复杂的武器系统,多管火箭炮的结构和系统参数对其发射精度有重要影响,本文基于多体系统动力学理论和虚拟样机技术建立了多管火箭炮的刚柔耦合动力学仿真模型,对影响火箭弹初始扰动的诸多参数进行了深入研究。研究工作主要包括以下几个方面：1)对多管火箭炮模型进行合理简化,建立虚拟样机仿真模型。为保持发射系统固有的动态特性,在建模过程中,需要考虑定向管的柔性效应,建立刚柔耦合的弹管接触模型；发射装置运载体与地面之间的连接用UA轮胎模型进行简化,并在液压千斤顶和地面之间建立接触碰撞模型。2)对虚拟样机模型进行发射动力学仿真,研究发射过程中火箭弹运动、定向器束振动、发射装置的受载情况,并与试验数据对比,调整模型的相关参数进一步提高模型的准确度。3)基于火箭弹起始扰动,研究不同弹管间隙、闭锁力、发射间隔时多管火箭炮的动力学响应情况,确定参数的合理取值,为发射装置的设计提供一定的指导。4)在多管火箭炮传统发射顺序的基础上拟定五种发射顺序,分别对其进行发射动力学仿真分析,以火箭弹的初始扰动的最小中间偏差为目标确定较优的发射顺序。本文的研究工作对多管火箭炮的设计研制工作有一定的指导作用,并为同类武器系统的研制提供了新的研究思路和方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 论文选题背景及意义
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 多管火箭炮发射动力学的研究现状
• 1.2.2 虚拟样机技术概述
• 1.3 论文的主要工作及意义
• 2 多管火箭炮发射动力学理论基础
• 2.1 火箭炮的拓扑结构
• 2.2 火箭炮多刚体动力学方程的建立
• 2.3 刚柔耦合动力学模型的建立
• 2.3.1 概述
• 2.3.2 刚柔耦合系统的动力学方程
• 2.4 多管火箭炮中接触碰撞问题的求解
• 2.4.1 任意两弹性体的接触
• 2.4.2 ADAMS中刚体接触的计算
• 2.4.3 火箭弹与定向管之间摩擦力的计算
• 2.5 本章小结
• 3 多管火箭炮动力学仿真模型的建立及仿真分析
• 3.1 概述
• 3.2 模型简化
• 3.3 火箭弹和定向管刚柔耦合模型的建立
• 3.4 运载体与地面之间的连接
• 3.4.1 支承方式
• 3.4.2 轮胎和路面模型
• 3.5 外部激励的施加
• 3.6 刚柔耦合发射动力学仿真
• 3.6.1 两发连射时多管火箭炮的动态响应
• 3.6.2 40发齐射时多管火箭炮的动态响应
• 3.6.3 多管火箭炮的受载分析
• 3.7 本章小结
• 4 基于起始扰动的发射系统参数分析与优化
• 4.1 概述
• 4.2 发射装置振动引起的火箭弹起始扰动
• 4.3 基于起始扰动的弹管间隙优化
• 4.3.1 不同弹管间隙时弹管之间的接触碰撞力分析
• 4.3.2 不同弹管间隙时火箭弹的起始扰动分析
• 4.4 闭锁力对火箭弹起始扰动的影响
• 4.4.1 闭锁力的确定
• 4.4.2 不同闭锁力下的起始扰动分析
• 4.5 不同发射间隔的仿真研究
• 4.6 多管火箭炮虚拟样机的用户化设计
• 4.6.1 多管火箭炮的参数化模型
• 4.6.2 定制虚拟样机仿真的用户界面
• 4.7 本章小结
• 5 多管火箭炮发射顺序研究
• 5.1 概述
• 5.2 发射顺序方案的制定
• 5.3 基于起始扰动的发射顺序仿真分析
• 5.4 本章小结
• 6 结束语
• 6.1 工作总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录