导弹质量特性参数测量系统设计及分析

摘要

飞行器的质量特性参数在航空航天、工程机械、武器系统等产业中起着至关重要的作用，这些参数（质量、质心、转动惯量、动平衡）为导弹的设计、计算、飞行轨道控制、姿态控制等提供了重要参考和对产品进行评价依据。越来越多的的工程经验证明，针对类似于导弹这类高技术、高精度的产品，尽可能的减少反复安装的工作，是保证其各项指标测量精度满足要求和测量工作进展顺利的关键。
　　导弹质量特性参数测量系统是一套基于多点称重法（质量、质心测量）和六姿态法（转动惯量、动平衡测量）的质量特性一体化测量设备，多点称重法测量质量质心主要基于力矩平衡原理，六姿态法主要基于扭摆系统的固有频率理论。
　　为了实现本系统的六姿态测量功能，本系统在测量平台上安装有可以进行俯仰、偏航两自由度姿态调整功能的调整机构，基于这一机构，系统可以完成除滚转外的所有姿态调整。通过建立被测物体两种不同姿态下的力矩平衡方程可以建立包含质心坐标的封闭方程组，建立六种不同姿态下的扭摆动力学方程可以建立包含完整惯性矩阵的六个未知量的封闭方程组，这样系统就可以在不进行弹体滚转的情况下完成质量特性测量，这也是本系统的一个主要特点。
　　本文主要针对系统的测量原理及核心机构设计与分析所展开。首先对系统的测量原理进行完整的讨论，包括坐标系定义、质量测量原理、质心测量原理、转动惯量测量原理、动平衡测量原理及测量流程设计。然后分析了与测量有关的系统两大核心机构，包括扭摆机构和一体化气浮轴承。扭摆机构主要用来测量被测物在扭摆运动中的振动周期，文中分别讨论了不考虑阻尼的线性扭摆模型、考虑阻尼的线性扭摆模型以及近似的非线性扭摆模型，根据模型讨论结果设计了扭簧杆的主要参数，并进行了仿真。一体式气浮轴承主要用来承载被测物及测量平台的所有重量，并提供一个无摩擦的扭摆环境。通过气浮轴承的数学模型、气浮轴承主要参数设计及气浮轴承强度校核完成了气浮轴承的设计与分析。最后，对质量特性参数测量系统的试验数据进行分析，验证了系统的测量能力。

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第1章 绪论

1.1课题背景及研究意义

1.2质量特性测量研究现状

1.3 课题主要研究内容

第2章 测量原理分析

2.1 引言

2.2质量特性参数测量系统总体组成

2.3坐标系及坐标变换关系

2.4 测量原理分析

2.5测量流程设计

2.6本章小结

第3章 扭摆机构设计分析及仿真

3.1 引言

3.2扭簧杆基本结构

3.3 扭簧杆扭摆振动模型

3.4扭簧杆参数设计

3.5扭摆机构仿真分析

3.6本章小结

第4章 一体式气浮轴承设计与分析

4.1 引言

4.2一体式气浮轴承基本结构

4.3一体式气浮轴承数学模型

4.4气浮轴承主要参数设计

4.5 本章小结

第5章 试验结果分析

5.1 引言

5.2试验系统简介

5.3质心测量试验结果分析

5.4转动惯量及动平衡测量试验结果分析

5.5本章小结

结论

参考文献

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