引信动态特性及热特性虚拟试验技术研究

论文摘要

随着计算机技术、信息技术的发展，现代军工行业对现代引信研制也提出了更高的要求。尽管现代引信研制已经采用了各种新技术，尤其是电子信息与控制技术，但长期以来的引信研制方法仍然是传统的经验式方法，既费时又费钱。虚拟试验技术是以数值计算为核心的新型试验技术，在引信设计阶段，采用虚拟试验技术可以实现计算机上对引信性能的测试和评估，从而不断改进设计和提高性能。因此，在现代引信研制中，虚拟试验技术得到了越来越广泛的应用。本文工作即是针对引信动态特性和热特性，以理论分析和实际试验为依据，以数值计算为手段，解决目前引信试验中存在的一些问题，在计算机上初步实现引信动态特性和热特性虚拟试验，为现代引信研制提供新的理论、方法和技术。本文首先阐述了虚拟试验的定义及内涵，从引信系统的角度介绍了引信虚拟试验的意义和引信虚拟试验系统的主体内容及其应用于现代引信研制的作用。其次，根据引信动态特性试验理论，搭建动态测试平台，以试验数据为基础进行参数辨识，建立引信动态特性的传递函数数学模型。同时采用有限元分析的方法，建立有限元模型并以试验数据作为验证手段，检验模型的有效性，实现引信动态特性虚拟试验。最后，对引信高速飞行过程中气动热进行了CFD数值仿真，模拟了高速条件下不同时刻引信温度分布及结构传热特性，并分析在此条件下引信结构应力应变情况及其对引信的影响。在利用数值模拟气动热的基础上，还依据仿真结果初步建立引信气动热数据库，作为引信气动热虚拟试验的底层平台。通过上述工作，本文不仅对引信动态特性和热特性进行了深入研究，实际试验结果也表明虚拟试验具有很高的可信度，这对虚拟试验在引信研制中的应用起到了积极的推动作用，同时对其它种类引信的虚拟试验也具有一定的借鉴指导意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1.绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 相关技术国内外研究现状
• 1.2.1 引信虚拟试验
• 1.2.2 引信动态测试与系统辨识
• 1.2.3 引信热特性研究
• 1.3 本文主要工作内容
• 2.弹引系统动态特性试验
• 2.1 弹引系统动态测试原理
• 2.2 弹引系统动态测试设备
• 2.3 动态试验数据及分析
• 2.4 本章小结
• 3.弹引系统辨识
• 3.1 动态试验数据预处理
• 3.1.1 消除趋势项
• 3.1.2 数据滤波
• 3.2 弹引系统模型结构确定
• 3.3 弹引系统模型阶次估计
• 3.4 弹引系统参数辨识
• 3.4.1 采用ARX模型辨识
• 3.4.2 采用Matlab函数ARX模型辨识
• 3.4.3 采用一般输入输出模型辨识
• 3.4.4 采用输出误差模型辨识
• 3.5 引信传递函数计算
• 3.6 本章小结
• 4 弹引动态特性虚拟试验
• 4.1 有限元方法
• 4.2 弹引系统动力学分析方法
• 4.3 弹引系统动力学分析
• 4.3.1 弹引系统建模
• 4.3.2 仿真结果分析
• 4.4 本章小结
• 5.引信热特性分析
• 5.1 引信空气动力热概述
• 5.1.1 弹顶温度经验公式
• 5.1.2 弹体表面温度经验公式
• 5.1.3 驻点热流密度经验公式
• 5.1.4 外表面对流换热系数经验公式
• 5.2 M739引信气动热数值求解
• 5.2.1 流场控制方程
• 5.2.2 结构控制方程
• 5.2.3 流固耦合处理
• 5.2.4 M739引信流场建模
• 5.2.5 M739引信边界条件确定
• 5.2.6 M739引信仿真结果分析
• 5.3 M739引信传热特性分析
• 5.3.1 模型建立
• 5.3.2 传热特性分析
• 5.3.2 热—应力耦合分析
• 5.4 本章小结
• 6.引信气动热环境数据库
• 6.1 气动热环境数据库系统总体分析
• 6.1.1 系统功能分析
• 6.1.2 系统数据流分析
• 6.2 气动热环境数据库系统总体设计
• 6.2.1 系统体系结构
• 6.2.2 系统功能模块
• 6.2.3 系统开发工具
• 6.3 气动热环境数据库系统设计
• 6.3.1 数据库设计方法
• 6.3.2 数据库逻辑设计
• 6.4 气动热环境数据库系统实现
• 6.4.1 数据库接口设计
• 6.4.2 数据库维护模块
• 6.5 本章小结
• 7.总结
• 7.1 本文主要工作与创新点
• 7.2 本文研究展望
• 致谢
• 参考文献