引信安全状态恢复功能分析及其实现

论文摘要

安全性是引信的一项重要性能。从提高安全性和减少误毁伤出发,研究在弹药攻击出现异常的情况下,实现引信自待发状态恢复至安全状态的安全状态恢复功能。详细描述了引信安全状态恢复功能及其作用原理,通过对其关键技术的分析,提出了引信安全状态恢复功能实现方案。以某高速飞行引信为研究背景,设计了引信的安全与解除保险机构和控制电路。保险机构分别用后坐保险机构和电磁保险机构。隔爆机构采用滑块式隔爆机构。弹药发射后,引信解除保险,隔爆机构运动到位,引信处于待发状态。当遇到特殊情况而需要撤销攻击任务时,作战指挥平台利用指令发送模块发送状态恢复指令,控制隔爆机构继续运动来切断爆炸序列的能量传递通道,实现引信由待发状态恢复至安全状态。根据弹药发射过程中的惯性过载特性,对后坐保险机构及滑块式隔爆机构进行了设计；根据勤务处理要求及运动快速性要求,对电磁保险机构进行设计。利用ANSYS软件对电磁保险机构进行电磁力仿真,得到电磁力随时间变化的数据。利用ADAMS软件对保险机构和隔爆机构进行运动学仿真,得到机构的运行轨迹。仿真结果表明,后坐保险机构和电磁保险机构均能满足勤务处理要求,电磁保险机构和滑块式隔爆机构均能满足运动快速性要求。为实现状态恢复指令的传送,需要地面指挥平台与引信进行信息交联。基于此,设计了基于C8051F310单片机和nRF24L01射频收发芯片的无线通讯模块。通过对软硬件的联调,检验了无线通讯模块的快速处理能力,也验证了该模块能够实现良好的通讯功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 引信安全系统相关技术发展
• 1.2.1 引信安全系统设计思想的逐渐改变
• 1.2.2 引信安全系统发展概况
• 1.3 机电结合型引信保险机构的发展
• 1.4 国内外安全状态恢复技术的研究进展
• 1.5 本文主要研究工作及行文结构
• 2 引信安全状态恢复功能及作用原理
• 2.1 引信安全状态恢复功能介绍
• 2.2 引信安全状态恢复功能作用原理
• 2.3 引信安全状态恢复系统关键技术研究
• 2.3.1 恢复信息输入方式
• 2.3.2 引信安全状态恢复功能实现方法
• 2.3.3 安全状态恢复快速性和可靠性
• 2.4 本章小结
• 3 状态可恢复安全与解除保险装置方案选型及关键机构设计
• 3.1 状态可恢复安全与解除保险装置总体方案设计
• 3.2 状态可恢复安全与解除保险装置方案选型
• 3.2.1 基于滑块继续运动的安全状态恢复方案（主方案）
• 3.2.2 基于电路实现的安全状态恢复方案（辅助方案）
• 3.3 隔爆机构设计研究
• 3.3.1 隔爆机构方案研究
• 3.3.2 结构设计
• 3.3.3 滑块隔爆机构运动时间计算
• 3.3.4 滑块隔爆机构抗力零件设计
• 3.4 保险机构设计研究
• 3.4.1 保险机构方案研究
• 3.4.2 后坐保险机构抗力零件设计
• 3.4.3 电磁保险机构抗力零件设计
• 3.4.4 滑块固定销簧抗力零件设计
• 3.4.5 闭锁销簧抗力零件设计
• 3.5 本章小结
• 4 电磁保险机构设计及仿真分析
• 4.1 结构类型论述
• 4.2 理论计算
• 4.3 电磁力仿真
• 4.3.1 创建物理环境
• 4.3.2 建立模型、赋予特性、划分网格
• 4.3.3 施加边界条件和励磁载荷
• 4.3.4 求解
• 4.3.5 结果显示及数据处理
• 4.4 电磁铁特性分析
• 4.4.1 动态特性分析
• 4.4.2 小型化分析
• 4.5 本章小结
• 5 系统工作可靠性分析
• 5.1 快速性分析
• 5.2 ADAMS动力学分析
• 5.3 勤务处理安全性仿真分析
• 5.3.1 惯性保险机构跌落仿真
• 5.3.2 电磁保险机构跌落仿真
• 5.4 安全系统仿真分析
• 5.4.1 解除保险时间仿真分析
• 5.4.2 安全状态恢复时间仿真分析
• 5.5 本章小结
• 6 引信控制电路设计
• 6.1 系统设计
• 6.2 系统硬件设计
• 6.2.1 中央处理控制单元
• 6.2.2 电源电路
• 6.2.3 拔销器执行电路
• 6.2.4 nRF24L01无线传输模块
• 6.2.5 C8051F310与nRF24L01的硬件连接
• 6.3 系统软件设计
• 6.3.1 Cygnal集成开发环境（IDE）
• 6.3.2 保密通信
• 6.3.3 发送子程序
• 6.3.4 接收子程序
• 6.4 软硬件联调
• 6.5 本章小结
• 7 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录