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电磁轨道炮外弹道建模与仿真研究

谢杨柳  
【摘要】:现代军事技术发展的客观环境,迫切需要超高速、高动能武器。电磁轨道炮的电磁发射器利用强脉冲电流在强磁场中受到的巨大洛仑兹力,为弹丸提供发射速度。电磁发射器推力能把弹丸加速到每秒几公里的速度,使其具有巨大的动能和极强的毁伤能力。由于电磁轨道炮出口速度极大,飞行过程中存在烧蚀现象,外弹道特性不同于常规火控武器。为此,本文建立了电磁轨道炮的外弹道模型,主要内容如下: 首先,介绍电磁轨道炮的需求背景、结构特点、技术原理,以及国内外发展现状。在外弹道建模方面,概述了超高速弹丸外弹道建模的研究意义以及国内外研究进展。 其次,根据电磁轨道炮自身特点建立其外弹道数学模型。通过总结不同形式的火控系统外弹道数学模型的假设条件和适用范围,针对电磁轨道炮超高速飞行的特点,确定影响其外弹道特性的因素。基于这些影响因素,研究外弹道建模方法,建立了包括环境模型在内的电磁轨道炮外弹道数学模型。 然后,进行电磁轨道炮外弹道仿真试验和外弹道特性分析。根据已经建立的外弹道数学模型,对电磁轨道炮外弹道进行仿真试验。依据仿真数据,分析外弹道特性。分别就不同射击距离设计仿真初始条件,进行仿真试验,分析各种因素和变量对弹着点位置偏移和概率误差的影响。重点研究了烧蚀现象对外弹道特性的影响。 最后,研究了电磁轨道炮外弹道诸元的快速计算方法。总结针对不同外弹道模型运用不同简化方法得到的快速计算方法,确定各种方法的适用条件。应用仿真试验数据编制电磁轨道炮弹道射表,并利用射表数据将重要的弹道诸元进行曲线拟合。用分段级数解法计算电磁轨道炮的外弹道诸元,与微分方程计算出的外弹道诸元进行对比。 本文通过仿真试验和外弹道特性分析所得到的结论,说明了所建立的电磁轨道炮外弹道模型的正确性和建立环境模型的必要性;对各种扰动因素和外部环境对外弹道特性的影响做出了判断和分析;给出了较适合的电磁轨道炮弹道诸元快速计算方法;针对研究过程的局限性提出了今后的研究方向。


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