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非对称末敏子弹大攻角扫描特性研究及应用

作　者: 舒敬荣
导　师: 韩子鹏；刘昌源
学　校: 南京理工大学
专　业: 兵器发射理论与技术
关键词: 末敏弹 反装甲弹药 子弹药 非对称弹丸 稳态扫描 外弹道学 飞行力学
分类号: TJ411
类　型: 博士论文
年　份: 2004年
下　载: 272次
引　用: 8次
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内容摘要


本文在分析末敏弹现有稳态扫描技术优缺点的基础上，提出了一种新的实现稳态扫描的技术方案，即采用端部配重的单侧翼。这种方法利用由弹丸质量和空气动力的强非对称而产生的旋转共振运动来实现稳态扫描。 文章先建立了非对称弹的强迫运动与共振理论，从理论上阐明了非对称末敏子弹扫描运动形成的机理，解决了采用端部配重的单侧翼实现稳态扫描这一方法的可行性问题。在此基础上，文中设计了一个单翼末敏弹系统的物理模型，在翼为刚性和弱柔性的两个不同假设下，分别建立了该模型的二体运动动力学模型，即六自由度模型和七自由度模型。根据系统各部分间的几何及运动学关系，消去了模型中的约束力和约束力偶，得到了适于上机编程的标准化方程组，编制了模型的计算机程序，给出了程序算例。结果表明，所设计的单翼末敏弹系统在翼为刚性或弱柔性的情况下均可以很好地实现稳态扫描。文中并对翼为刚性和弱柔性两种情况下的扫描参数进行了比较，探讨了单翼的柔性变形及其柔度对单翼末敏弹系统扫描特性的影响规律。另外，以翼为刚性为例，详细讨论了系统各部分的结构参数(如翼端重物重、单翼长、宽等)对扫描参数(扫描角、扫描频率、下落速度及扫描间距等)的影响规律。最后，建立了考虑弹道风时的动力学模型，讨论了各种风(横风、纵风、铅直风)对该系统扫描特性的影响规律，为母弹射击时的风速修正提供了理论依据。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-10
1 绪论  10-22
  1.1 课题研究背景  10-11
  1.2 末敏弹及其稳态扫描技术发展情况综述  11-20
    1.2.1 末敏弹出现的历史背景  11
    1.2.2 末敏弹的作用原理  11-12
    1.2.3 末敏弹的发展现状  12-17
    1.2.4 末敏弹研制的关键技术及稳态扫描技术发展现状  17-19
    1.2.5 末敏弹的发展前景  19-20
  1.3 选题的科学依据、目的和意义  20
  1.4 该课题目前国内外的研究动态  20
  1.5 本文的结构及作者的主要工作  20-22
2 非对称弹的强迫运动与共振研究--单翼末敏弹扫描运动形成的理论基础  22-51
  2.1 引言  22
  2.2 坐标系的建立与坐标转换矩阵  22-25
    2.2.1 坐标系的建立  22-24
    2.2.2 坐标转换矩阵  24-25
  2.3 非对称弹运动微分方程的建立  25-38
    2.3.1 质量分布不对称时Cxyz系中的惯量张量矩阵  26-27
    2.3.2 推力偏心的表达  27-28
    2.3.3 弹丸受到的力和力矩  28-31
      2.3.3.1 弹丸受到的力  29
      2.3.3.2 弹丸受到的力矩  29-31
    2.3.4 弹丸运动微分方程的建立  31-34
      2.3.4.1 质心运动微分方程  31-32
      2.3.4.2 绕心运动微分方程  32-34
    2.3.5 攻角方程的推导  34-38
  2.4 旋转共振状态的研究  38-50
    2.4.1 旋转共振状态发生的机理  38-41
    2.4.2 旋转共振状态时角运动特征的定性分析  41-45
    2.4.3 旋转共振状态的稳定性  45-50
  2.5 本章小结  50-51
3 强非对称刚性单翼末敏弹扫描运动研究  51-87
  3.1 引言  51-52
  3.2 坐标系的建立和坐标转换矩阵  52-56
    3.2.1 坐标系的建立  52-54
    3.2.2 坐标转换矩阵  54-56
  3.3 参数的符号约定及参数间的关系  56-58
    3.3.1 参数的符号约定  57
    3.3.2 参数之间的关系  57-58
  3.4 子弹体运动微分方程的建立  58-66
    3.4.1 作用于子弹体上的力  58-61
    3.4.2 作用于弹体上的力矩  61-64
    3.4.3 子弹体运动微分方程的建立  64-66
      3.4.3.1 子弹体质心运动微分方程组  64-65
      3.4.3.2 子弹体绕心运动微分方程组  65-66
      3.4.3.3 子弹体总的运动微分方程组  66
  3.5 翼端重物运动微分方程的建立  66-71
    3.5.1 作用于翼端重物上的力  66-68
    3.5.2 作用于翼端重物上的力矩  68-70
    3.5.3 翼端重物运动微分方程的建立  70-71
      3.5.3.1 翼端重物质心运动微分方程组  70
      3.5.3.2 翼端重物绕心运动微分方程组  70-71
      3.5.3.3 翼端重物总的运动微分方程组  71
  3.6 两刚体间的联系方程  71-73
    3.6.1 角速度间及角加速度间的关系  71-72
    3.6.2 质心速度间及质心加速度间的关系  72-73
  3.7 末敏弹扫描参数与运动参数间的关系  73-75
    3.7.1 末敏弹的扫描角  73-74
    3.7.2 末敏弹的扫描频率  74
    3.7.3 末敏弹的扫描轨迹  74-75
    3.7.4 末敏弹的扫描间距  75
  3.8 程序编制及结果分析  75-86
    3.8.1 方程组的消元化简  75-79
    3.8.2 方程组的标准化  79-81
    3.8.3 算例分析  81-86
  3.9 本章小结  86-87
4 刚性单翼末敏弹结构参数对其主要扫描参数的影响分析  87-132
  4.1 引言  87
  4.2 关于θ_(scan)的振动微分方程  87-93
  4.3 稳态扫描角θ_0的大小与结构及运动参数间的关系  93-98
    4.3.1 关系方程的推导  93-94
    4.3.2 算例及结果分析  94-98
  4.4 扫描角θ的变化周期(频率)  98-115
    4.4.1 方程的推导  98-107
    4.4.2 稳态扫描角的变化周期(或频率)  107-113
    4.4.3 算例及结果分析  113-115
  4.5 各种结构参数对各种扫描参数的影响规律分析  115-131
    4.5.1 翼端重物重量m_D对末敏弹扫描参数的影响分析  115-118
    4.5.2 单翼长度L_0对末敏弹扫描参数的影响分析  118-121
    4.5.3 单翼宽度M_0对末敏弹扫描参数的影响分析  121-122
    4.5.4 单翼第一转角λ_0对末敏弹扫描参数的影响分析  122-125
    4.5.5 单翼第二转角μ_0对末敏弹扫描参数的影响分析  125-127
    4.5.6 弹体重量m_C对末敏弹扫描参数的影响分析  127-128
    4.5.7 单翼第三转角ρ_0对末敏弹扫描参数的影响分析  128-130
    4.5.8 单翼沿Hx_1方向的气动系数C_(x2)对末敏弹扫描参数的影响分析  130-131
  4.6 本章小结  131-132
5 单翼柔性对单翼末敏弹系统扫描特性影响的分析  132-152
  5.1 引言  132
  5.2 总体分析及基本假设  132-133
  5.3 翼端重物的振动微分方程  133-137
    5.3.1 坐标系的建立及坐标转换矩阵  133-134
    5.3.2 翼端重物的受力分析  134
    5.3.3 翼端重物的加速度分解  134-136
    5.3.4 翼端重物的振动微分方程  136-137
  5.4 柔性单翼末敏弹系统七自由度运动微分方程组  137-143
    5.4.1 关于振动自由度的标准微分方程组  137-138
    5.4.2 系统整体刚性运动六自由度微分方程组  138
    5.4.3 二体间的联系方程  138-140
    5.4.4 整个系统的七自由度方程组  140-143
  5.5 程序编制及算例分析  143-151
    5.5.1 扫描参数随时间的变化规律  143-149
    5.5.2 弹性系数K对扫描参数的影响规律分析  149-151
  5.6 本章小结  151-152
6 风对单翼末敏弹系统扫描特性的影响规律分析  152-163
  6.1 引言  152
  6.2 有风时单翼末敏弹系统的运动微分方程组  152-157
    6.2.1 有风时作用于子弹体上的空气动力和空气动力矩  153-155
      6.2.1.1 空气动力R_1  153-154
      6.2.1.2 空气动力矩M_1  154-155
    6.2.2 有风时作用于翼端重物上的空气动力和空气动力矩  155-156
    6.2.3 有风时单翼末敏弹系统的运动微分方程组  156-157
  6.3 算例及风对单翼末敏弹系统的影响规律分析  157-162
    6.3.1 横风对系统扫描特性的影响  157-159
    6.3.2 纵风对系统扫描特性的影响  159-161
    6.3.3 铅直风对系统扫描特性的影响  161-162
  6.4 本章小结  162-163
7 结束语  163-165
  7.1 全文总结  163
  7.2 论文的创新点  163-164
  7.3 有待进一步研究的问题  164
  7.4 进一步工作展望  164-165
致谢  165-166
参考文献  166-173
作者攻读博士学位期间发表的主要学术论文  173

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中图分类: > 工业技术 > 武器工业 > 弹药、引信、火工品 > 弹药 > 枪弹
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