基于电磁驱动的引信发射后坐与旋转双环境模拟技术研究

摘要

引信在发射时所受的后坐与离心双环境力的模拟是指能够既能模拟发射时后坐力又能同时模拟离心力。上述两种发射环境力的模拟对引信有着十分重大影响。也是引信实验室动态模拟技术的关键所在，对于引信的研制和生产来说能起到着巨大的作用与促进。在回顾前人研究成果以及国内外研究现状的基础上，对引信发射双环境力模拟装置提出了一种新的方法与探索。本文主要的研究内容如下:
　　装置选用方案的确定与设计:同时参考了，多级感应式线圈炮直接法模拟引信后坐力以及常见的旋转管模拟引信离心旋转环境力的方法，综合设计了一套引信后坐力与离心力模拟装置，对于该系统的电磁驱动的原理进行分析与改进。该装置的原理是，首先通过多级磁阻式线圈发射系统给弹丸驱动，通过直接法模拟引信的发射后坐力的同时弹丸飞入旋转管系统，利用动能转换系统的碰撞使其停止在旋转管内，最后通过电机给予弹丸加载离心环境力。实现引信发射后坐力与离心力的双模拟的目的。
　　对于该装置的两个分级系统分别进行了仿真分析:通过MAXWELL进行瞬态电磁场、电路耦合分析，对于四级磁阻式线圈发射系统的电磁推力模拟引信膛内实际受力来直接模拟引信的后坐力的方法进行了仿真验证;又利用ANSYS/LSDYNA对于旋转管系统内的弹丸、泡沫铝缓冲块、黄铜材料的动量转换块之间的碰撞进行数值模拟与分析，碰撞完成后可以给予旋转管随时间变化的角速度载荷输入，仿真旋转管系统模拟发射离心力环境的动态响应。

目录

声明

摘要

1．1 选题背景与意义

1．2 引信发射后坐与旋转双环境的特点与应用

1．2．1 引信发射后坐环境

1．2．2 引信发射旋转环境

1．3 引信后坐与旋转双环境模拟技术的研究概况

1．3．1 国内引信后坐与旋转双环境模拟技术的研究现状

1．3．2 国外引信后坐与旋转双环境模拟技术的研究现状

1．3．3 引信发射双环境力模拟的发展趋势

1．4 本文的主要工作及研究内容

2．电磁驱动原理模拟后坐力的方案设计

2．1 直接法模拟引信后坐力的要求

2．2 线圈炮的发射原理

2．2．1 同步感应式线圈炮发射原理

2．2．2 磁阻式线圈炮的发射原理

2．3 多级磁阻式线圈炮模拟引信后坐力的结构设计

2．4 仿真与结果分析

2．4．2 仿真的结果分析

2．5 本章小结

3．基于电磁驱动的引信发射后坐与旋转双环境系统设计

3．1 引信发射后坐与旋转双环境模拟方案的确定

3．2 引信发射后坐与旋转双环境模拟系统设计目标

3．3 引信发射后坐与旋转双环境模拟系统设计与分析计算

3．3．1 弹丸与引信

3．3．2 发射后坐模拟装置

3．3．3 离心旋转装置

3．4 本章小结

4．电磁发射系统后坐力仿真分析

4．1 磁阻式线圈发射问题分析

4．2 电磁场数值分析软件的选择

4．3 单级磁阻式线圈发射的电磁力仿真

4．3．1 单级磁阻式线圈发射电磁力静态仿真

4．3．2 单级磁阻式线圈发射电磁力瞬态仿真

4．4 单级磁阻式线圈电磁推力的结构参数优化

4．4．2 线圈匝数对电磁推力的影响

4．4．3 弹丸长度与线圈长度比值大小对电磁推力的影响

4．4．4 电容电压与电容大小对电磁推力的影响

4．4．5 弹丸与线圈之间气隙大小对电磁推力的影响

4．5 模拟引信后坐力的发射系统结构改进

4．5．1 常规四级磁阻线圈发射系统的仿真分析

4．5．2 模拟引信后坐力用的发射系统的结构参数调整

4．6 改进后的发射系统模拟引信后坐力的仿真

4．6．1 改进后的发射系统的2D瞬态仿真

4．6．2 榴-5引信的3D瞬态模拟仿真分析

4．7 本章小结

5．旋转系统的仿真分析

5．1 数值计算模型

5．1．1 选定并统一单位制

5．1．2 有限元模型的建立

5．1．3 材料模型及参数

5．1．4 接触选用

5．1．5 边界约束

5．1．6 沙漏控制

5．1．7 负体积

5．2 数值模拟结果与分析

5．3 本章小结

6．结论

参考文献

攻读硕士学位期间所取得的研究成果

致谢