火炮动力学国内外研究现状
时间:2018-03-02 14:22 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 20世纪60年代后，多体系统理论及计算机技术的发展，为现代火炮的研制开发提供了新的理论依据和技术途径，是继有限元理论和模态理论之后又一项具有广泛应用前景的新理论和新技术。目前，火炮动力学仿真分析已构成火炮装备研制开发的重要组成部分。研究火炮发射动力学最初的目的就是要提高火炮射击密集度，伴随着火炮技术和应用力学的同步发展，火炮发射动力学已经应用到火炮技术的多个研究方向，成为研究火炮不可或缺的一项重要手段。10924 国内的火炮动力学发展状态 国内对火炮发射动力学的研究大约起步于80年代初期，从“七五”正式立项火炮动力学的专题研究，并获得迅速发展。主要模型为：用Kane方法建立了9自由度的某牵引火炮多刚体系统动力学模型，模型中详细地考虑了土壤特性对火炮运动的影响；以122 mm车载榴弹炮为背景，运用多体动力学的Kane方法，结合计算机符号推导公式，建立了车载火炮发射系统的9 个自由度动力学模型，运用四阶龙格库塔法进行动力学仿真计算，分析火炮发射时的动力响应，为提高火炮射击稳定性提供切实可行的技术途径；运用Kane方法建立了火炮系统14自由度的多刚体动力学模型，利用Reduce符号软件推导了火炮系统运动微分方程；建立了考虑身管弹性变形的自行火炮24自由度的动力学模型；用有限段法计算炮管的弹性变形，建立了某高炮26自由度的动力学模型，利用子系统迭代法获得了该类多柔体系统运动微分方程的收敛解；运用Jourdain变分原理和模态振动理论建立了自行火炮多柔体动力学模型，利用Mathematica符号软件推导了运动微分方程，并提出通过构造降阶矩阵来解决该类系统动力学方程数值积分的病态问题；采用了模态法建立了自行火炮的多刚体系统动力学优化模型；用有限元方法对全炮系统仿真和弹炮耦合问题做了较深入的研究；采用第一类Lagrange方程研究了某自行火炮自动供输弹机系统与全炮耦合问题的动力学问题；利用Lankarani and Nikravesh接触力模型和有限段法建立弹丸与身管耦合系统的动力学模型，在此基础上建立了弹炮耦合的全炮动力学模型；以虚拟样机技术为理论支撑，建立了火炮虚拟样机软硬件集成系统的总体框架，对火炮武器的发射过程、操瞄过程、射击稳定性、炮口扰动、密集度、刚强度等武器的综合性能和功能进行了仿真模拟和虚拟现实，对火炮武器典型构件的虚拟装配和总体布局实现了沉浸式立体显示；以Kane-Huston方法为基础，得到了一种既具有Kane方法的优点, 还具有很强的符号运算功能的新方法；以柔性多体系统动力学参数化建模理论及振动理论为依据, 利用模态展开法描述构件的弹性变形, 建立了自行火炮发射时的动力学模型, 并以某履带式自行火炮为例实施了动力学仿真计算, 分析火炮发射时的动力响应, 为减轻火炮质量和提高火炮射击稳定性提供切实可行的技术途径。 国外的火炮动力学发展状态 吴费曼、雷和斯乃顿研究火炮动力学时，充分考虑了不平衡后坐部分、不平衡弹丸和转矩引起的振动及其对射击精度的影响，并大量使用了欧拉方程。1962年7月，A.S.埃德尔研究了175mm炮管由于偏心弹丸运动而产生的横向运动，对炮管弯曲振动进行了大量的计算，通过积分证明原来的时基是不合适的，而得到了一个新的时基，很好的解决了炮管振动计算问题。1975年初，T.E.希姆金斯博士研究了M113火炮炮管对随行弹道压力的动态响应及用于XM150加速数据的平滑，以NASTRAN计算机程序为工具计算M113炮管的瞬态运动。他认为射击时会产生瞬时弯曲振动，振动又会造成炮口大幅度运动，严重影响目标命中精度。P.A.考克斯和J.C.霍肯森对M68式105mm坦克炮炮口运动进行了深入的研究，以二文梁有限元法建立了炮管数学模型。P.波雷希对火炮系统在重复射击条件下的瞬时响应很有研究，他提出用线性弹簧、旋转弹簧、减振器模拟炮管和摇架，用弹簧和阻尼器模拟反后坐装置，考虑了弹丸与炮管之间的摩擦力。计算结果表明，在弹丸膛内运动时炮尾后坐，如果炮尾质量中心偏离炮膛轴线，很小的炮尾后坐也会影响射击精度。 (责任编辑：qin) |