火箭弹自调延期引信机构设计及仿真分析

论文摘要

本文主要是针对多目标侵彻引信技术展开研究,该侵彻引信能够在弹丸侵彻不同目标,并在目标之后有效地引爆战斗部。在现代战争背景下,随着对抗性的不断加强,对多种目标的攻击成为对敌重要工事防护设备实施打击的主要环节。为了有效地摧毁这类不同的目标介质,多目标侵彻战斗部及其引信已成为世界各国武器发展的重点。本文就是以某多功能火箭弹侵彻弹药引信为应用研究背景,对弹丸侵彻不同目标介质的过载特性展开研究,并对引信系统的关键机构进行设计及仿真分析。利用ANSYS/LS-DYNA对弹丸侵彻不同目标时进行仿真分析。主要仿真弹丸在同一着速情况下,侵彻钢板、钢筋混凝土和粘土包,得到相应的过载特性曲线,即速度、加速度时程曲线,并通过对弹丸环境力的分析,得出弹丸侵彻过载的理论值。在仿真分析得出的理论值基础上,开展多功能火箭弹侵彻引信系统的方案设计研究与技术计算,并对所设计的引信各机构进行机构性能计算,即机构装配正确性、机构运动可靠性、有效解除机构保险等方面的设计计算,对起关键作用的引信自调延期发火机构及其抗力弹簧件进行了充分的设计计算。同时,利用较为成熟的动力学仿真软件ADAMS,对所设计引信系统的隔爆机构、自调延期发火机构进行动力学仿真分析,从而可仿真得出隔爆机构可靠解除保险时间以及发火机构在弹丸穿过目标靶板后的可靠发火时间,同时也验证了虚拟样机的运动过程和顺序是否与物理样机一致,优化了引信样机的设计。另外,针对引信物理样机开展引信的跌落、隔爆安全性和爆炸完全性方面的试验研究工作。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 侵彻引信技术的研究现状
• 1.2.1 固定延时引信
• 1.2.2 可调延时引信
• 1.2.3 硬目标灵巧引信
• 1.3 多目标侵彻引信技术的研究概述
• 1.3.1 国内外多目标侵彻引信技术概况
• 1.3.2 国内外多目标侵彻引信过载特性研究概况
• 1.4 研究内容及意义
• 1.5 本文主要工作与行文结构
• 2 多目标侵彻问题的数值模拟与分析
• 2.1 侵彻问题研究方法的基本理论
• 2.2 有限元分析软件 ANSYS/LS-DYNA简介
• 2.3 数值模拟计算的模型构建
• 2.3.1 弹丸模型
• 2.3.2 不同目标介质的靶板模型
• 2.4 仿真结果分析
• 2.4.1 弹丸侵彻及其时间历程曲线
• 2.4.2 侵彻过载特性分析
• 2.5 本章小结
• 3 引信方案设计及关键技术研究
• 3.1 引信设计的战术技术要求
• 3.2 引信总体方案设计与研究
• 3.2.1 爆炸序列方案研究
• 3.2.2 发火机构方案研究
• 3.2.3 隔爆机构方案研究
• 3.2.4 保险机构方案研究
• 3.3 本章小结
• 4 引信关键机构的设计技术研究
• 4.1 惯性保险机构
• 4.1.1 保险机构的解保方式
• 4.1.2 机构抗力零件性能分析及设计原理
• 4.1.3 圆柱螺旋压缩弹簧的设计计算
• 4.1.4 基于 Visual Basic进行圆柱压簧程序设计
• 4.2 滑块式隔爆机构
• 4.2.1 侧推圆柱压簧的设计
• 4.2.2 解除隔爆时间计算
• 4.3 针刺式自调延期发火机构
• 4.3.1 发火机构作用原理
• 4.3.2 发火机构抗力零件的设计
• 4.4 机构工艺尺寸链的计算
• 4.4.1 极大极小法解尺寸链
• 4.4.2 隔爆机构的尺寸链计算
• 4.4.3 发火机构的尺寸链计算
• 4.5 本章小结
• 5 虚拟样机的动力学仿真分析
• 5.1 动力学仿真分析软件 ADAMS简介
• 5.2 隔爆机构仿真分析
• 5.2.1 设置隔爆机构模型基本环境及参数
• 5.2.2 样机仿真结果及后处理分析
• 5.3 自调延期发火机构仿真分析
• 5.3.1 设置发火机构模型基本环境及参数
• 5.3.2 样机仿真结果及后处理分析
• 5.4 本章小结
• 6 引信物理样机及其试验研究
• 6.1 引信样机1.5米跌落试验
• 6.2 隔爆安全性试验
• 6.3 爆炸完全性试验
• 7 总结与展望
• 致谢
• 参考文献