某便攜式導彈發射穩定性仿真分析

王建路 高東迎 楊森 朱正軍 張佳興

摘 要：某便攜式導彈武器系統采用便攜發射裝置完成導彈發射。在發射過程中便攜發射裝置的穩定性直接影響導彈的離筒擾動。本文根據武器系統使用的實際情況對系統的三維仿真模型進行合理簡化，并結合試驗實測的相關數據，進行了發射穩定性的仿真分析，仿真結果表明便攜發射裝置能夠穩定發射導彈。

關鍵詞：導彈發射；發射動力學仿真

中圖分類號：TJ768 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）11-0267-02

1 問題描述

便攜式發射裝置是便攜式導彈武器系統的發射平臺，為了保證導彈離筒后不會近距離掉彈且啟控時刻導彈的姿態能夠滿足控制系統的要求，必須對便攜式發射裝置的發射穩定性進行充分的研究分析。具體分析方式有兩種，飛行試驗分析和數字仿真分析。飛行試驗分析即通過大量的發射試驗實測導彈的離筒擾動，對得到的數據進行分析比較，總結發射裝置的穩定性。該方法的缺點是投入巨大、時間周期長。數字仿真分析是利用ADAMAS多體動力學仿真分析軟件建立便攜式導彈武器系統的數字模型，利用實測的推力數據、慣性參數等進行數字仿真分析。該方法的優點是時間周期短、費效比高，能夠通過控制輸入條件分析不同因素對發射穩定性的影響效果。

2 仿真模型設計

根據便攜式導彈武器系統的外形尺寸及慣性參數等，利用ProE三維仿真軟件建立武器系統各部件的三維模型并進行系統的裝配，三維模型如圖1所示。

由于便攜式導彈武器系統結構復雜，組成零部件繁多，部分技術細節對系統的發射穩定性影響甚微，因此為了縮短仿真時間，提高效率，需對武器系統的仿真模型進行適當的簡化處理，忽略對發射穩定性影響不大的因素，具體如下：

（1）在建立導彈的三維模型時，僅保證其外形尺寸（含滑塊）、質量質心及轉動慣量等慣性參數與真實狀態一致，忽略導彈內部的結構布局及安裝偏差；

（2）在建立發射控制裝置的三維模型時，僅保證其質量質心及轉動慣量等慣性參數與真實狀態一致，忽略其外形和內部結構設計；

（3）由于便攜發射裝置進行導彈發射時，三腳架、高低機和方向機均處于鎖定狀態，所以在建立模型時，將三腳架、高低機和方向機設計成一體，忽略它們之間的相互作用及位置變化。

武器系統各部件之間的相互作用定義如下：

（1）高低機和方向機鎖死的情況下，發射筒在導彈發射過程中相對高低機和方向機基本不會出現相對偏移，因此建立模型時將其關系設計成固連；

（2）發射控制裝置與發射裝置直接固連；

（3）三腳架支腿與地面之間定義接觸，導彈與發射筒之間也定義接觸；

（4）導彈發射時的發動機推力直接施加在導彈底部中心位置，方向為沿著射向向前。導彈發射時后坐力直接施加在發射筒底端，方向為沿著射向的反向。

三腳架支腿與地面之間接觸參數設置如圖2左圖所示。其他部件之間的接觸參數設置如圖2右圖所示。

施加在導彈尾部的發動機推力如圖3所示。

施加在發射筒上的后座力采用真實飛行試驗時測量到的后坐力，后座力如圖4所示。

3 仿真結果與分析

根據武器系統標準使用狀態，將仿真條件設計為：發射裝置的高低角為15°，三條支腿均處于最長位置，且張開角度為48°，便攜發射裝置的方位角為初始零位。仿真結果如圖5、圖6所示。

發射過程中，導彈在發動機推力作用下開始運動，導彈的速度在推力作用下一直增大。當發動機的推力變為零時刻，導彈的速度達到最大值。導彈的擾動角速度主要受到重力和導彈與發射筒之間的接觸力的影響。當導彈的質心未離開發射筒時，重力使擾動角速度變小；而當導彈的質心離開發射筒時，重力使擾動角速度變大。發射過程中導彈的三組滑塊依次離開發射筒，受到重力作用，滑塊與發射筒之間的接觸力也發生波動，這也造成了導彈的擾動角速度波動。從前支腿翹起高度圖像可以看出，當導彈未出筒時，發射裝置受到后坐力的影響，前支腿會產生小幅翹起。當導彈完全離筒后，發射裝置上受到的后坐力并沒有消失，而且導彈完全離筒，發射裝置整體質量變小，受到后坐力的影響，發射裝置的前支腿會產生大幅翹起，但是最終受到自身重力的影響，發射裝置恢復平衡狀態。

4 結 論

由上可知，便攜式導彈武器系統在標準使用狀態下能夠穩定發射導彈，不會出現傾覆側翻。

收稿日期：2018-3-15