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车载双联装发射平台的发射动力学与横向稳定性研究

董晓彤  
【摘要】:中远程导弹是进行后方压制和战略打击的重要武器,实现中远程导弹的一车双弹和公路机动发射,对提升中远程导弹的机动能力和作战效能具有重要意义。本文以中远程导弹的车载双联装发射平台为研究对象,围绕公路机动发射技术的相关动力学问题,开展了发射动力学动态响应特性、发射过程影响因素和横向稳定性研究,为车载双联装发射平台的系统设计和优化提供了理论参考。主要工作包括以下几方面内容:1.简述有限元动力学分析方法和多体系统动力学相关理论,总结了动力学方程数值解法的特点和适用范围,为车载双联装发射平台的有限元动力学分析和刚柔耦合分析提供理论基础。2.设计了车载双联装发射平台的总体布局方案,建立了考虑接触作用的发射系统有限元模型。基于计算流体力学和动网格技术,分析了不同导流器的导流效果和发射冲击载荷。对比了车载双联装发射平台的多刚体模型、刚柔耦合模型和有限元模型的计算结果,总结了各动力学模型对于车载双联装发射平台发射动力学研究的适用性。基于精度最高的有限元模型,使用隐式求解方法,总结了前后两发弹发射动态响应的差异,分析了三种导流器作用下导弹的发射精度、发射平台的稳定性以及待发射导弹的过载。结果表明,采用U型排导结构的车载双联装发射平台发射精度和稳定性好、导流效果佳,具有较好的应用前景。3.通过非线性有限元动力学数值计算,分析了发动机推力偏心、地面倾斜角度、地面摩擦系数、导轨摩擦系数对车载双联装发射平台前后两发弹发射精度和发射平台稳定性的影响规律,对合理筛选发射环境和安全执行发射任务具有重要意义。考虑了半刚性沥青路面发射场坪的结构特性,建立了考虑初始地应力的场坪有限元模型,分析了不同土基弹性模量场坪的沉降量对发射过程的影响,为发射场坪的筛选提供理论依据。4.研究了车载双联装发射平台的油气悬架结构和力学特性、阿克曼转向策略、轮胎模型以及车梁和发射台架的柔性模型,建立了适用于横向稳定性分析的刚柔耦合动力学模型。采用Hankel变换和傅里叶逆变换法,生成了具有良好各向同性的三维随机激励路面模型,能够高精度地模拟路面不平度的激励。对比了刚柔耦合动力学模型的数值计算结果与实车试验结果,验证了模型的正确性。分析了不同等级公路路面对发射平台横向稳定性的影响规律,给出了不同载弹状态下发射平台的安全转向速度,为保证发射平台机动安全性提供了有价值的参考依据和建议。


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