涡轮式空气动力保险机构在迫击炮弹引信上的应用研究

论文摘要

涡轮式空气动力保险机构是迫击炮弹机械触发引信中一道关键的保险与解除保险机构。在空气动力作用下,涡轮旋转,通过螺纹将转动转化成轴向运动,解除引信的保险。当空气动力不足时,涡轮保险机构解除引信保险的可靠性下降。为了解决空气动力不足情况下涡轮保险机构解除引信保险可靠性下降的问题,本文进行了以下研究：首先分析了引信的弹道力学环境,建立了迫弹弹道数学模型,并对引信弹道上三个阶段进行了受力分析；然后分析了内藏式涡轮保险机构的作用原理,建立了相关的动力学方程,给出了可靠解除保险的条件,并对数值仿真结果进行了分析,得出减少摩擦阻力矩能够提高解除保险可靠性的结论；还结合涡轮的气动特性,用FLUENT软件进行了空气动力学数值仿真分析；最后通过正交试验法对数值仿真结果进行了风洞试验验证,并通过实弹射击验证了改进设计的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国内外现有同类引信性能比较
• 1.2.2 引信设计理论的研究
• 1.2.3 引信弹道环境的研究
• 1.2.4 数值仿真方法在引信机构设计上的应用研究
• 1.3 本文的主要研究内容
• 2 引信的弹道力学环境分析
• 2.1 概述
• 2.2 迫弹的弹道特性及数学模型
• 2.2.1 迫弹的弹道特点
• 2.2.2 迫弹弹道数学模型假设
• 2.2.3 弹丸内弹道动力学模型
• 2.2.4 弹丸起始扰动模型
• 2.2.5 外弹道动力学模型
• 2.2.6 作用在全弹上的力和力矩（投影到弹体系上）
• 2.2.7 全弹质心运动方程
• 2.3 引信在弹道上的受力分析
• 2.3.1 发射时引信受力分析
• 2.3.2 后效期时引信受力分析
• 2.3.3 飞行时引信受力分析
• 2.4 本章小结
• 3 涡轮保险机构的动力学分析
• 3.1 引言
• 3.2 引信的基本组成与作用原理
• 3.3 质点动力学方程
• 3.4 涡轮保险机构的动力学方程
• 3.4.1 设计目标分析
• 3.4.2 涡轮旋转力矩
• 3.4.3 机构运动件间的摩擦阻力矩
• 3.4.4 可靠解除保险的条件方程
• 3.5 数值仿真结果分析
• 3.6 本章小结
• 4 涡轮的气动布局与气动特性分析
• 4.1 概述
• 4.1.1 气体动力学的研究对象
• 4.1.2 FLUENT软件平台
• 4.2 涡轮的气动特性分析
• 4.2.1 涡轮的气动布局特点
• 4.2.2 影响涡轮气动特性的因素
• 4.3 涡轮的气动特性数值模拟分析
• 4.3.1 空气动力学基本方程
• 4.3.2 边界条件
• 4.3.3 网格生成
• 4.3.4 数值模拟结果与分析
• 4.4 本章小结
• 5 风洞试验与射击试验验证
• 5.1 风洞试验
• 5.1.1 概述
• 5.1.2 试验原理
• 5.1.3 试验方法
• 5.1.4 试验结果
• 5.2 射击试验及结果分析
• 5.2.1 试验条件
• 5.2.2 试验方法
• 5.2.3 试验结果及分析
• 5.3 本章小结
• 6 结论
• 6.1 主要工作和研究结论
• 6.2 进一步工作展望
• 致谢
• 参考文献