某車載導彈發射筒動力學仿真研究*

李 敏,王學智,李 超

(空軍工程大學防空反導學院,西安 710051)

0 引言

導彈初始偏差過大使導彈瞬態變化大,要經過較長時間才能減少,這直接影響了導彈進入引導段的過渡。導彈的振動會影響測角儀基準的穩定性,使輸出的控制信號不穩定,這也會對導彈的發射精度造成影響。發射筒的振動過程對導彈發射的初始偏差和擾動情況產生有重要影響[1]。

第一，實施。在實施前可以對建筑項目深入了解，利用數據保障設計的科學性與合理性。第二，溝通。利用計算機制定3D模型，促使每一個環節均得以觀察與理解，保證分包商之間相互溝通。第三，檢查。利用BIM技術可以及時發現其中存在的不合理預算投入，并及時解決。第四，模擬。在建造前要模擬施工，保證施工在計劃中。

文中以某車載傾斜發射導彈為研究對象,考慮發射架,轉臺及車架的柔性變型,采用有限元離散方法進行柔性化處理,并將處理后的柔性體模型導入ADAMS中,與發射裝置的多剛體動力學模型相結合,得到剛柔耦合模型,并對發射筒的發射過程進行了動力學仿真分析,計算了不同下沉量因素對發射筒筒口下沉量的影響結果。

1 傾斜發射裝置拓撲結構分析

發射裝置是機、電、液一體的復雜系統,根據其實際結構和振動情況將其簡化為一個多體系統,并確定其拓撲結構。經過對發射裝置結構和振動的分析,將其劃分為地面、支腿、車架、底盤、轉臺、起豎油缸、起落架、發射筒、導彈與適配器模塊等構件,其拓撲結構如圖1所示。

各部分約束方式如下:

對于導彈發射過程中發射筒的振動響應分析分兩部分進行,一是通過采用在發射筒出口平面的幾何中心設置測點的方式,根據發射過程中測點位置的變化情況反映發射筒的振動響應;二是通過仿真計算發射過程中發射筒的角位移變化來反應發射筒的振動情況。仿真結果分別如圖3、圖4所示。

單點力Fp=[fx,fy,fz]T,單點力矩Tp=[tx,ty,tz]T

呂溫因沒有保護好村民而悲痛萬分，痛責自己：“州令未明，津渡不謹，致此淪逝。咎由使君，興言流涕，痛念何及。”衡州五位百姓死后，呂溫拿出自己的俸錢來替死者納稅：“聊申薄酚，兼致微贈，代納殘稅，皆余體錢。魂而有知，諒此深意。”這一祭文，體現了他愛民的品質。呂溫任道、衡二州刺史期間，做了為百姓均平賦稅、壓抑豪強、帶領百姓發展農業生產等有益百姓的事情。《黃龍負舟賦》一文，呂溫通過神話題材，以夏禹、漢武帝、秦始皇做比較，批判“生人之盡瘁靡念，方士之空言是聽”的統治階層。[6]6307

3)起落架與轉臺之間采用轉動副模擬發射裝置方位角的改變,二者通過起豎油缸相連接。

4)發射筒1、2安裝在起落架上,二者之間通過接觸碰撞相連接;發射筒3、4分別與發射筒1、2組成兩個發射模塊,同一模塊中兩個發射筒之間為剛性連接,用固定副約束。

5)導彈在發射筒內通過適配器模塊與發射筒導軌相連,其連接方式為接觸碰撞連接。

2 剛柔耦合動力學方程的建立

柔性體能量表達式為:

(1)

式中:Wg(ξ)表示柔性體的重力勢能,K柔性體的廣義剛度,ξ為廣義座標。

上司的小老婆也陰陽怪氣，把李公甫諷刺為監守自盜。但他只能點頭哈腰，陪笑臉說好話打包票，保證自己粉身碎骨也要把盜賊緝拿歸案。

柔性體上的節點P所受單點力和單點力矩在局部坐標系下記為:

2)轉臺與車架之間通過底盤相連接,二者之間為剛性連接,用固定副約束。另一方面底盤與車架固接。

將上述單點力和單點力矩投影到廣義坐標上可得廣義力Q=[QT,QR,QM]T。

發射筒在發射過程下沉量是彈架系統設計中一項關鍵內容。控制下沉量有利于更好減小彈架系統振動響應對導彈發射的初始擾動。本節在剛柔耦合模型的基礎上,分析傾斜發射裝置各個柔性體部件的變形以及燃氣流作用對于發射筒動態響應的不同影響。其中主要考慮了車架變形、底盤變形、起落架變形、燃氣流作用等因素,并通過控制變量法比對了各個因素對發射筒下沉量的影響性大小。

將根據柔性體能量和廣義力方程,結合多剛體系統動力學方程[2],設ξ是(6+k)維廣義坐標,由拉格朗日方程[6]可導出剛柔耦合系統動力學方程:

(2)

當風速較小時,風載荷對發射過程影響較小,載荷施加中不允考慮[5]。

3 模型的構建

3.1 發射裝置實體模型的簡化

傾斜發射裝置屬于復雜的機械系統,根據發射裝置拓樸結構和研究需要,對發射裝置進行分析簡化:

1)載車主要由車架、懸掛系統、車輪、軸承等部分構成,由于車架跨度較大,將其設置為柔性體;在實體模型中采用線性的彈簧阻尼器來模擬液壓力,并將桿設為剛體。

2)底盤是連接車架與回轉發射部分(主要包括轉臺、起落架、發射筒等等)的關鍵部件,因此將其作為柔性體處理;起落架通過起豎油缸和耳軸與轉臺相連,將其作為柔性體處理。

3)發射筒固定在起落架的支架上,箱中的導彈與導軌間隙配合,通過閉鎖器固定;導彈采用的是傾斜熱發射方式,在發射過程中不考慮導彈的變質量特性。

3.2 剛柔耦合模型的建立

在SOLIDWORKS中建立簡化的發射裝置模型,保存為parasolid格式并導入ADAMS中。將車架、轉臺、發射架進行材料定義、劃分網格、建立主節點和剛性區域,定義邊界條件和模態求解后輸出MNF文件[3]。在ADAMS中對剛體進行柔性替換和載荷的施加從而生成如圖2所示的發射裝置剛柔耦合模型。調平油缸的壓縮剛度為2.862×104N/mm,阻尼系數為10 N·mm/s;起豎油缸的壓縮剛度為9.8×104N/mm;阻尼為8 N·mm/s。導彈與發射筒的碰撞約束中,剛性系數為3.5×105N/mm,阻尼系數為28 N·s/mm,靜摩擦力因數μ1=0.15,動摩擦力因數μ2=0.05。

3.3 導彈及發射筒載荷

1)導彈推力

導彈在發射時受到作用于其尾部的固液沖壓發動機的推力作用,推力大小通過試驗測得。在ADAMS中運用AKISPL函數對發動機點火實驗數據進行擬合,得到發動機推力曲線。

2)燃氣流作用力

2.2 兩組治療前后尿失禁患者比例以及尿失禁患者24 h平均尿失禁次數的對比 兩組治療前尿失禁患者比例以及尿失禁患者24 h平均尿失禁次數均無差異(P>0.05)，治療后研究組尿失禁患者比例下降了55.81%，差值顯著高于對照組，尿失禁患者比例明顯低于對照組。研究組治療后尿失禁患者24 h平均尿失禁次數明顯下降(t=5.235,P<0.05)，對照組治療后尿失禁患者24 h平均尿失禁次數無統計學差異(t=0.947,P>0.05),研究組尿失禁患者治療后24 h平均尿失禁次數低于對照組(t=6.927,P<0.05)。見表3。

通過離散采樣獲取不同時刻導彈的位置信息,其次運用計算流體動力學軟件(CFD)計算燃氣流場,從而得到燃氣流沖擊載荷,而作用在發射筒上的燃氣流沖擊載荷可等效為沿發射筒軸向的燃氣流沖擊力與作用在發射筒質心位置的俯仰、偏航力矩。將離散數據用Akima方法擬合后可得到燃氣流作用力曲線。

3)風載荷

式中：L=T-W為拉格朗日函數;Ψ(q,t)=0為系統的約束方程,λ為拉格朗日乘子;Q為系統的廣義力。

4)閉鎖力

2.1.2 ER-β基因Alu I酶切 使用Alu I酶進行酶切可以區分出3種基因型：aa型(380 bp大小的1條帶)，Aa 型(380 bp、236 bp大小的2條帶)，AA 型(236 bp、150 bp、65 bp大小的 3條帶)，見圖2。

圖4為發射筒角位移變化曲線。由圖3可知,在發射過程中,發射筒俯仰角在4 s之內變化較大,而側偏角則相對變化較弱,且后兩者的穩定時間較短,兩者基本在2.5 s后即趨于穩定。結合剛柔耦合模型及柔性體的位置進行分析不難發現,這是由于俯仰角的變化受到起豎油缸和起落架的共同影響,而側偏角則主要受到柔性體構件的影響。從仿真結果可以看出,柔性體在導彈發射過程中雖然會產生變形,但能夠較快恢復,因此發射筒側偏角能夠較快趨于穩定;而由于起豎油缸的阻尼系數較小,故俯仰角需較長時間達到穩定值,這就表明在設計過程中應增大起豎油缸阻尼系數,從而使導彈發射后發射筒能夠較快恢復平穩狀態。

4 發射筒的振動響應分析

1)車架與地面之間通過四個液壓千斤頂的支腿相接觸,千斤頂固連于車架上,另一端與地面采用ADAMS中的接觸碰撞模型相連接。

圖3為發射筒出口位置變化情況,圖中X、Y、Z軸均為全局坐標系下的坐標軸。由圖3可知,導彈在發射筒內運動過程中,發射筒出現下沉,體現在圖4中即發射筒沿Y軸方向運動,之后由于適配器對導軌的作用力其又出現回彈。同理發射筒出口在Z軸上的位置變化也是如此,而由于發射筒與X軸垂直,故其在X軸方向上的位移較小。

在導彈尾部建立與發射筒的固定副和傳感器,當檢測導彈發動機推力達到預定值時使固定副失效,從而導彈能夠正常發射。

5 發射筒下沉量分析

建設綜合立體交通走廊，把云南建成長江上游地區重要的交通樞紐。習近平總書記視察云南時明確要求，云南要加快建成面向南亞東南亞的輻射中心。緊扣這一目標要求，云南要著力推進長江上游干線和骨架支流航道治理，加快長江上游航運中心建設步伐。統籌推進鐵路、公路、航空交通運輸發展，大力發展鐵水聯運、江海聯運、鐵空聯運等多式聯運，構建起多種運輸方式優化布局、相互銜接的交通網絡體系。

5.1 下沉量分析及評估方法

根據傾斜發射裝置的結構特點及實際發射情形,導彈在點火之后的飛行可分為兩個階段,即沿軌飛行階段和離軌后自由飛行階段。沿軌飛行階段中,與導彈相連接的適配器沿導軌滑行,導彈不與發射筒接觸,二者之間只有軸向相對運動;隨著導彈逐漸出箱,適配器逐個脫落,導彈與發射筒之間的約束逐漸減少,直至導彈完全離軌,進入離軌后自由飛行階段,當導彈離軌時,由于其在瞬間失去了導軌的支撐,在導彈自身重力和其他外力的作用下,導彈會產生整體下沉。發射筒固定在發射架上,發射架通過起豎油缸支撐,位置受到約束,因此,當發射筒由于失去了導彈向下的作用力,會產生回彈,使導彈與發射筒相互靠近,從而存在彈體與發射筒發生碰撞。

采用SPSS 20.0統計分析軟件(美國IBM公司)進行分析，計量資料采用均數±標準差(±s)表示，多組間比較采用單因素方差分析，組間兩兩比較采用LSD-t檢驗，計數資料采用百分率(%)表示，多組間比較采用χ2分析，P＜0.05代表差異有統計學意義。

首先選取發射筒出口平面的幾何中心作為測點,之所以選取該點作為測點,是由于該點能夠較好的反映出不同因素對發射筒下沉量的影響效應,便于分析各個因素的影響性大小。綜合考慮車架變形、底盤變形、起落架變形、燃氣流等影響因素,得到發射過程中發射筒測點沿鉛垂方向上的位置化曲線如圖5所示。

一是形成了西充“有機充國香桃”、儀隴“五媚糧”等一批具有市場影響力的農產品品牌，其中，西充產的香桃通過電商網賣到北上廣等一線城市，售價從原來的6元/kg賣到16元/kg；張飛牛肉、保寧醋、保寧蒸饃、川北涼粉、方果掛面等部分農特產品遠銷海外。二是南充市良好的農業經濟發展環境可以更好地發展新產業。近年來，根據各縣獨特的自然地理條件，南充市逐步引入新農村工業項目，人無我有、人有我優、人優我特，避免同質化競爭，努力形成產業集群的優勢和帶動作用。

轉錄組數可以進行蛋白質功能注釋，SWISSPROT注釋，KOG功能注釋，GO分類，KEGG代謝通路分析.unigenes序列采用blastx方法與NR、SWISSPROT、KOG庫進行比對，得到與給定的unigenes序列相似性最高的蛋白(域值E<1e-5).unigenes的KEGG標注信息是使用KAAS (http://www.genome.jp/kaas-bin/kaas_main)獲取的，基于SWISSPROT標注結果與GO 信息，最終得到蛋白功能標注信息.

5.2 對比結果及分析

影響發射筒下沉量的因素有很多種,而發射裝置的柔性變型影響最大,文中考慮了車架、底盤、起落架的柔性變型及燃氣流激勵。在傾斜發射裝置動力學仿真模型的基礎上,分別將相關柔性體部件與各自相應的剛體模型進行替換,將燃氣流激勵進行添加、去除,計算各個影響因素作用下發射筒下沉量及下沉量影響因子,得到不同仿真條件下的計算結果,如表1所示。表中“柔”表示將該部件作為柔性體,“剛”表示用相應的剛體模型替換,所有仿真均在方位角0°,高低角36°的工況下進行。

從表1可以看出,在仿真過程中所考慮的車架變形、底盤變形、起落架變形與燃氣流作用均對發射筒下沉量產生了不同程度的影響,其中車架的彈性變形對發射筒下沉量的影響性最強,之后依次是底盤變形、燃氣流作用和起落架變形,因此在對傾斜發射裝置進行設計制造時,應盡量增大發射車車架的剛度,底盤亦是如此;另一方面,導彈發射時產生的燃氣流對發射裝置動態響應也會產生一定影響;與之形成對比的是,起落架的彈性變形對發射筒下沉量的影響較弱,因此在設計過程中提高其剛度對發射裝置動態響應影響不大。

表2示，2014年黑龍江省腫瘤登記地區合計發病率最高的惡性腫瘤是肺癌，粗發病率為65.58/10萬，占全部新發惡性腫瘤病例的24.88%。其次為乳腺癌、肝癌、結直腸癌、甲狀腺癌、胃癌、宮頸癌、子宮體癌、卵巢癌和胰腺癌。城市地區發病率最高的惡性腫瘤是肺癌，粗發病率為66.87/10萬，占全部新發惡性腫瘤病例的23.82%。其次為乳腺癌、結直腸癌、肝癌、甲狀腺癌、胃癌、宮頸癌、子宮體癌、卵巢癌和胰腺癌。農村地區發病率最高的惡性腫瘤是肺癌，粗發病率為62.15/10萬，占全部新發惡性腫瘤病例的28.51%。其次為肝癌、乳腺癌、胃癌、結直腸癌、宮頸癌、胰腺癌、食管癌、甲狀腺癌和卵巢癌。

表1 仿真計算結果

6 結論

相較柔性體而言,起豎油缸等柔性連接在產生變形之后恢復較為緩慢,因此可以通過適當增加起豎油缸等連結構件的剛度和阻尼,并進一步考慮剛度阻尼與結構質量的相容性來減小初始擾動。通過對下沉量影響因素評估,得出了車架、燃氣流、底盤和起落架對下沉量影響因子。研究結果表明,在滿足設計條件基礎上,應盡量增加車架及底盤剛度來減小發射過程對下沉量的影響。