伞式折叠悬浮翼结构实现及其动力学特性研究
发布时间：2022-01-25 18:36
悬浮弹是一种以子母弹结构形式的新式"被动式"防空弹药。以母弹为载体,悬浮子弹填装在母弹中,在预定的时间、地点开仓抛撒悬浮子弹群。为了建立立体式防御屏障,采用空中悬浮装置实现子弹系统的短暂悬浮,使整个子弹群形成弹幕屏障。本文通过建立一种小型化的、轻量化的、无动力源的、展开呈准刚性状态的折叠伞式悬浮装置,进行相应的展开及其运动的动力学特性研究,主要工作内容如下:针对悬浮子弹在被抛撒之后,具有较高的牵连转速,柔性伞是无法在复杂的高转速环境中起悬浮作用的,设计一种张开呈刚性状态的伞式悬浮装置。初步制定了几种伞式悬浮装置参考方案。利用反推法,先假定三种准刚性伞型,建立三种准刚性伞流场的CFD仿真数值模型,对三种伞型进行对比,分析其悬浮能力,通过比较反过来再优化伞式悬浮装置的初步方案。最终确定了伞式悬浮装置的结构组成,包括伞衣、管套式伸展臂、展开机构、限位装置等。再通过Fluent流体仿真软件,对展开后的伞式悬浮装置,建立不同来流速度、攻角下的CFD数值仿真,分析其气动力特性,再结合悬浮子弹下落过程的动力学方程,得到了伞式悬浮装置的悬浮能力与速度v、攻角δ、影响因子a有关,并建立了力学模型。利用A...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 悬浮装置的研究现状
1.3 伞式悬浮装置的研究现状
1.3.1 伸展臂结构的研究现状
1.3.2 伞式模型的研究现状
1.3.3 伞—弹运动学的研究现状
1.3.4 伞—弹系统空气动力学的研究现状
1.4 论文研究思路、方法及主要内容
2 伞式悬浮装置的总体结构与悬浮能力分析
2.1 悬浮弹工作原理及伞式悬浮装置
2.2 伞式悬浮装置模型主体结构设计与优化
2.2.1 假定伞形
2.2.2 悬浮装置的空间限制
2.2.3 伞衣支撑结构类型的选择
2.2.4 管套式结构设计与优化
2.2.5 伸展臂的支撑装置
2.2.6 伞式悬浮装置的主体结构
2.3 伞式悬浮装置其他结构设计
2.3.1 限位装置的工作原理及结构
2.3.2 解锁装置的结构及工作原理
2.3.3 紧锁装置的方案
2.4 伞式悬浮装置的悬浮能力
2.4.1 CFD流场模型简化
2.4.2 完全展开后伞式悬浮装置的流场仿真
2.4.3 伞式悬浮装置悬浮能力的理论
2.5 本章总结
3 悬浮子弹系统的力学理论模型
3.1 伞式悬浮装置流场的气动力模型
3.1.1 基本控制方程
3.1.2 边界条件
3.1.3 方程的离散和求解
3.2 离心力下悬浮装置的展开理论分析
3.3 伞式悬浮装置展开时的碰撞模型
3.4 伞式悬浮装置展开列位后的运动力学模型
3.4.1 战斗部-准刚性伞的坐标系及转换关系
3.4.2 战斗部-准刚性伞受力分析
3.4.3 战斗部-准刚性伞运动方程
3.5 本章小结
4 伞式悬浮装置展开过程研究
4.1 展开过程中的接触碰撞仿真及碰撞过程的应力分析
4.1.1 轴向动槽座与上槽座的接触碰撞
4.1.2 不同材料下径向伸缩管展开的接触碰撞
4.2 限位装置作用过程仿真
4.3 各级管套的展开运动分析
4.3.1 径向伸展臂运动过程
4.3.2 径向伸展臂运动仿真
4.3.3 不同初始转速情况下的各级管套展开运动分析
4.4 本章总结
5 基于战斗部-准刚性伞的运动仿真
5.1 仿真模型建立与分析
5.1.1 悬浮子弹系统模型的建立
5.1.2 相关参数的设定
5.1.3 施加载荷
5.1.4 仿真结果
5.2 偏差因素下的悬浮子弹飞行轨迹
5.2.1 延迟开伞时间的影响
5.2.2 抛撒弹道倾角的影响
5.2.3 战斗部质量的影响
5.2.4 伞式悬浮装置阻力系数的影响
5.3 准刚性伞在下落时几个马赫数处的流场特征
5.4 本章总结
6 结束语
6.1 所做工作总结
6.2 有待进一步解决的问题
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]悬浮弹旋翼结构参数对其气动力的影响分析[J]. 苏京昭,钱建平,黄维平,李定鹏,郭淳. 兵工自动化. 2015(06)
[2]旋转降落伞系统角运动及稳定性分析[J]. 马晓冬,郭锐,刘荣忠,吕胜涛. 弹道学报. 2015(02)
[3]基于Adams的伞弹系统降落过程动力学仿真[J]. 张俊,曹俊,陈敏. 电子机械工程. 2015(01)
[4]基于Adams的伞-弹系统动态特性仿真[J]. 王瑞,曹咏弘. 计算机仿真. 2014(09)
[5]环形降落伞阻力系数及流场分析[J]. 陈明长,唐海锋,李涛,马文勇. 南阳理工学院学报. 2014(03)
[6]多管喷气旋转装置气动分析和试验研究[J]. 季溢栋,钱建平,居仙春,雷伟. 弹箭与制导学报. 2014(04)
[7]涡轮驱动悬浮装置动力特性分析和试验[J]. 胡西博,钱建平,季溢栋,雷伟. 四川兵工学报. 2013(03)
[8]十字伞伞群的多节点静力学模型和气动力特性计算[J]. 韩雅慧,杨春信,徐晓东. 航空动力学报. 2012(04)
[9]锥形降落伞开伞过程流动结构相互作用的数值模拟[J]. 吴卓,曹义华,宋乾福. 航空动力学报. 2009(07)
[10]伞弹系统九自由度动力学模型[J]. 唐乾刚,张青斌,张晓今,杨涛,寇保华. 兵工学报. 2007(04)
博士论文
[1]柔性织物折叠建模技术及展开过程数值仿真研究[D]. 程涵.南京航空航天大学 2013
硕士论文
[1]悬浮子弹旋翼气动特性及结构特性研究[D]. 苏京昭.南京理工大学 2015
[2]悬浮子弹气动装置结构及驱动特性研究[D]. 李定鹏.南京理工大学 2015
[3]悬浮子弹药弹道解算模型及弹道方案研究[D]. 雷伟.南京理工大学 2014
[4]炮射布阵式悬浮弹幕特性及其协同反导效能研究[D]. 居仙春.南京理工大学 2014
[5]悬浮子弹药滞空悬浮装置研制与试验[D]. 季溢栋.南京理工大学 2014
[6]平面柔性可展结构设计及展开研究[D]. 谢雅琪.浙江大学 2013
[7]悬浮子弹药悬停技术研究[D]. 胡西博.南京理工大学 2013
[8]碰撞动力学的刚柔模型比较研究[D]. 栗鹏.青岛理工大学 2012
[9]降落伞开伞过程的流固耦合技术研究[D]. 郁洪轩.南京航空航天大学 2010
[10]降落伞气动变形分析[D]. 张晓木.浙江大学 2010
本文编号：3609025
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 悬浮装置的研究现状
1.3 伞式悬浮装置的研究现状
1.3.1 伸展臂结构的研究现状
1.3.2 伞式模型的研究现状
1.3.3 伞—弹运动学的研究现状
1.3.4 伞—弹系统空气动力学的研究现状
1.4 论文研究思路、方法及主要内容
2 伞式悬浮装置的总体结构与悬浮能力分析
2.1 悬浮弹工作原理及伞式悬浮装置
2.2 伞式悬浮装置模型主体结构设计与优化
2.2.1 假定伞形
2.2.2 悬浮装置的空间限制
2.2.3 伞衣支撑结构类型的选择
2.2.4 管套式结构设计与优化
2.2.5 伸展臂的支撑装置
2.2.6 伞式悬浮装置的主体结构
2.3 伞式悬浮装置其他结构设计
2.3.1 限位装置的工作原理及结构
2.3.2 解锁装置的结构及工作原理
2.3.3 紧锁装置的方案
2.4 伞式悬浮装置的悬浮能力
2.4.1 CFD流场模型简化
2.4.2 完全展开后伞式悬浮装置的流场仿真
2.4.3 伞式悬浮装置悬浮能力的理论
2.5 本章总结
3 悬浮子弹系统的力学理论模型
3.1 伞式悬浮装置流场的气动力模型
3.1.1 基本控制方程
3.1.2 边界条件
3.1.3 方程的离散和求解
3.2 离心力下悬浮装置的展开理论分析
3.3 伞式悬浮装置展开时的碰撞模型
3.4 伞式悬浮装置展开列位后的运动力学模型
3.4.1 战斗部-准刚性伞的坐标系及转换关系
3.4.2 战斗部-准刚性伞受力分析
3.4.3 战斗部-准刚性伞运动方程
3.5 本章小结
4 伞式悬浮装置展开过程研究
4.1 展开过程中的接触碰撞仿真及碰撞过程的应力分析
4.1.1 轴向动槽座与上槽座的接触碰撞
4.1.2 不同材料下径向伸缩管展开的接触碰撞
4.2 限位装置作用过程仿真
4.3 各级管套的展开运动分析
4.3.1 径向伸展臂运动过程
4.3.2 径向伸展臂运动仿真
4.3.3 不同初始转速情况下的各级管套展开运动分析
4.4 本章总结
5 基于战斗部-准刚性伞的运动仿真
5.1 仿真模型建立与分析
5.1.1 悬浮子弹系统模型的建立
5.1.2 相关参数的设定
5.1.3 施加载荷
5.1.4 仿真结果
5.2 偏差因素下的悬浮子弹飞行轨迹
5.2.1 延迟开伞时间的影响
5.2.2 抛撒弹道倾角的影响
5.2.3 战斗部质量的影响
5.2.4 伞式悬浮装置阻力系数的影响
5.3 准刚性伞在下落时几个马赫数处的流场特征
5.4 本章总结
6 结束语
6.1 所做工作总结
6.2 有待进一步解决的问题
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]悬浮弹旋翼结构参数对其气动力的影响分析[J]. 苏京昭,钱建平,黄维平,李定鹏,郭淳. 兵工自动化. 2015(06)
[2]旋转降落伞系统角运动及稳定性分析[J]. 马晓冬,郭锐,刘荣忠,吕胜涛. 弹道学报. 2015(02)
[3]基于Adams的伞弹系统降落过程动力学仿真[J]. 张俊,曹俊,陈敏. 电子机械工程. 2015(01)
[4]基于Adams的伞-弹系统动态特性仿真[J]. 王瑞,曹咏弘. 计算机仿真. 2014(09)
[5]环形降落伞阻力系数及流场分析[J]. 陈明长,唐海锋,李涛,马文勇. 南阳理工学院学报. 2014(03)
[6]多管喷气旋转装置气动分析和试验研究[J]. 季溢栋,钱建平,居仙春,雷伟. 弹箭与制导学报. 2014(04)
[7]涡轮驱动悬浮装置动力特性分析和试验[J]. 胡西博,钱建平,季溢栋,雷伟. 四川兵工学报. 2013(03)
[8]十字伞伞群的多节点静力学模型和气动力特性计算[J]. 韩雅慧,杨春信,徐晓东. 航空动力学报. 2012(04)
[9]锥形降落伞开伞过程流动结构相互作用的数值模拟[J]. 吴卓,曹义华,宋乾福. 航空动力学报. 2009(07)
[10]伞弹系统九自由度动力学模型[J]. 唐乾刚,张青斌,张晓今,杨涛,寇保华. 兵工学报. 2007(04)
博士论文
[1]柔性织物折叠建模技术及展开过程数值仿真研究[D]. 程涵.南京航空航天大学 2013
硕士论文
[1]悬浮子弹旋翼气动特性及结构特性研究[D]. 苏京昭.南京理工大学 2015
[2]悬浮子弹气动装置结构及驱动特性研究[D]. 李定鹏.南京理工大学 2015
[3]悬浮子弹药弹道解算模型及弹道方案研究[D]. 雷伟.南京理工大学 2014
[4]炮射布阵式悬浮弹幕特性及其协同反导效能研究[D]. 居仙春.南京理工大学 2014
[5]悬浮子弹药滞空悬浮装置研制与试验[D]. 季溢栋.南京理工大学 2014
[6]平面柔性可展结构设计及展开研究[D]. 谢雅琪.浙江大学 2013
[7]悬浮子弹药悬停技术研究[D]. 胡西博.南京理工大学 2013
[8]碰撞动力学的刚柔模型比较研究[D]. 栗鹏.青岛理工大学 2012
[9]降落伞开伞过程的流固耦合技术研究[D]. 郁洪轩.南京航空航天大学 2010
[10]降落伞气动变形分析[D]. 张晓木.浙江大学 2010
本文编号：3609025
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3609025.html
