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刚柔耦合适配器分离动作特性研究

时间:2022-11-26 12:20:09 来源:网友投稿

zoޛ)j馓jk?_i=kjsZڜ�1/oiwzwiLQiLWaq\=i'r'<rimr}riiuZ设计尺寸在CATIA中建立适配器与导弹的三维模型。

然后基于三维模型建立发射箱的柔性体模型。在Patran中建立发射箱模型,赋予单元属性并进行网格划分,经过模态分析生成模态中性文件。

将发射箱的柔性体模型及适配器与导弹的刚体模型引入到ADAMS中,赋予相应质量,加载边界条件,将导弹发射角度设置为55°,建立导弹发射动力学模型,此模型即为刚柔耦合模型,如图1所示。

5.2 仿真条件

5.2.1 发动机推力

根据发动机推力数据在ADAMS中生成Spline,采用AKISPL函数在导弹相应位置施加发动机推力。

5.2.2 分离机构的模拟

采用Preload弹簧力模拟适配器分离机构,设置Action-Body为导弹,Reaction-Body为适配器,并设置弹簧的刚度及阻尼系数。

5.2.3 接触关系的模拟

在导弹与适配器间建立Solid-Solid接触,模拟发射及分离过程中适配器与弹体间的接触关系;适配器与发射箱间建立Flex Body-Solid接触,模拟发射过程中适配器与发射箱间的接触关系。

5.2.4 风荷载的模拟

假设风荷载作用方向固定不变,作用点为适配器的形心。风荷载计算公式为

式中 A为适配器迎风面的面积;ρ为空气密度;v为适配器质心速度。

6 仿真结果及分析

6.1 适配器分离过程

假设风速为10m/s恒定不变,根据弹簧力大小分为0N、20N、50N3种工况进行仿真。

三种工况下适配器分离情况如图2-图4所示。

a)工况一

由图2可以看到,无弹簧力时,适配器在与导弹的相对运动中自由分离,并在风力和自身重力作用下进行空间运动。此时需要密切关注适配器1与弹体及舵面间的安全性问题。

b)工况二

该工况下,由于分离机构弹簧力的存在,适配器分离加快,适配器1、2分离较安全,此时需要关注适配器3的分离情况。

c)工况三

根据三组工况实际情况测量易产生碰撞的适配器与舵面危险点间的距离。由测量情况可知,工况一中,适配器1与舵面的最小距离为4.5897mm;工况二中适配器3与舵面的最小距离为20.0717mm;工况三中适配器3与舵面的最小距离为24.3229mm。由结果可知,如果适配器不设置分离机构,仅靠相对运动来分离容易产生适配器与弹体及舵面碰撞的危险;设置弹簧后,适配器分离较为可靠,安全性提高,比较工况二与工况三可以看到,当分离机构的弹簧力大于20N后,分离效果提升并不明显,因此在设计分离机构时并不需要盲目提高弹簧力的大小。

6.2 结果分析

适配器随导弹出箱后与导弹分离,适配器的分离位移将直接影响到导弹及地面设备的安全性。弹簧力较小时,适配器分离时可能与导弹舵面产生碰撞,影响导弹的发射安全性。同时,适配器分离后,在重力作用下下落,弹簧力较小则导致适配器分离位移小,这样适配器在落地的过程中就可能毁伤地面设备。因此应确保在不影响导弹飞行姿态的情况下,适配器分离机构的弹簧力足够大,以此来增大适配器分离后的飞行距离,提升导弹发射及地面设备的安全性。

7 结论

本文利用Patran&Nastran及ADAMS软件对某型号防空导弹发射过程中适配器分离情况进行了分析与计算,建立了适配器分离的动力学、运动学方程及相应的仿真模型,分析了弹簧力大小不同的三种工况下适配器分离特性。可以为适配器分离方案的制定以及适配器结构参数的工程设计提供参考。

参考文献

[1] 火箭导弹发射装置设计,姚昌仁,张波,1998年,北京理工大学出版社.

[2] 某导弹与适配器分离动作可靠性分析计算,王云飞,张建国,2003年,航空学报.

[3] 潜地导弹出筒运动仿真,陈志刚,齐强,周源,2013年,海军航空工程学院学报.

[4] 分离力作用点位置和风速大小对适配器分离影响研究,高强,白静,2013年,导弹与航天运载技术.

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