某车载导弹发射筒动力学仿真研究*

李 敏,王学智,李 超

(空军工程大学防空反导学院,西安 710051)

0 引言

导弹初始偏差过大使导弹瞬态变化大,要经过较长时间才能减少,这直接影响了导弹进入引导段的过渡。导弹的振动会影响测角仪基准的稳定性,使输出的控制信号不稳定,这也会对导弹的发射精度造成影响。发射筒的振动过程对导弹发射的初始偏差和扰动情况产生有重要影响[1]。

第一，实施。在实施前可以对建筑项目深入了解，利用数据保障设计的科学性与合理性。第二，沟通。利用计算机制定3D模型，促使每一个环节均得以观察与理解，保证分包商之间相互沟通。第三，检查。利用BIM技术可以及时发现其中存在的不合理预算投入，并及时解决。第四，模拟。在建造前要模拟施工，保证施工在计划中。

文中以某车载倾斜发射导弹为研究对象,考虑发射架,转台及车架的柔性变型,采用有限元离散方法进行柔性化处理,并将处理后的柔性体模型导入ADAMS中,与发射装置的多刚体动力学模型相结合,得到刚柔耦合模型,并对发射筒的发射过程进行了动力学仿真分析,计算了不同下沉量因素对发射筒筒口下沉量的影响结果。

1 倾斜发射装置拓扑结构分析

发射装置是机、电、液一体的复杂系统,根据其实际结构和振动情况将其简化为一个多体系统,并确定其拓扑结构。经过对发射装置结构和振动的分析,将其划分为地面、支腿、车架、底盘、转台、起竖油缸、起落架、发射筒、导弹与适配器模块等构件,其拓扑结构如图1所示。

各部分约束方式如下:

对于导弹发射过程中发射筒的振动响应分析分两部分进行,一是通过采用在发射筒出口平面的几何中心设置测点的方式,根据发射过程中测点位置的变化情况反映发射筒的振动响应;二是通过仿真计算发射过程中发射筒的角位移变化来反应发射筒的振动情况。仿真结果分别如图3、图4所示。

单点力Fp=[fx,fy,fz]T,单点力矩Tp=[tx,ty,tz]T

吕温因没有保护好村民而悲痛万分，痛责自己：“州令未明，津渡不谨，致此沦逝。咎由使君，兴言流涕，痛念何及。”衡州五位百姓死后，吕温拿出自己的俸钱来替死者纳税：“聊申薄酚，兼致微赠，代纳残税，皆余体钱。魂而有知，谅此深意。”这一祭文，体现了他爱民的品质。吕温任道、衡二州刺史期间，做了为百姓均平赋税、压抑豪强、带领百姓发展农业生产等有益百姓的事情。《黄龙负舟赋》一文，吕温通过神话题材，以夏禹、汉武帝、秦始皇做比较，批判“生人之尽瘁靡念，方士之空言是听”的统治阶层。[6]6307

3)起落架与转台之间采用转动副模拟发射装置方位角的改变,二者通过起竖油缸相连接。

4)发射筒1、2安装在起落架上,二者之间通过接触碰撞相连接;发射筒3、4分别与发射筒1、2组成两个发射模块,同一模块中两个发射筒之间为刚性连接,用固定副约束。

5)导弹在发射筒内通过适配器模块与发射筒导轨相连,其连接方式为接触碰撞连接。

2 刚柔耦合动力学方程的建立

柔性体能量表达式为:

(1)

式中:Wg(ξ)表示柔性体的重力势能,K柔性体的广义刚度,ξ为广义座标。

上司的小老婆也阴阳怪气，把李公甫讽刺为监守自盗。但他只能点头哈腰，陪笑脸说好话打包票，保证自己粉身碎骨也要把盗贼缉拿归案。

柔性体上的节点P所受单点力和单点力矩在局部坐标系下记为:

2)转台与车架之间通过底盘相连接,二者之间为刚性连接,用固定副约束。另一方面底盘与车架固接。

将上述单点力和单点力矩投影到广义坐标上可得广义力Q=[QT,QR,QM]T。

发射筒在发射过程下沉量是弹架系统设计中一项关键内容。控制下沉量有利于更好减小弹架系统振动响应对导弹发射的初始扰动。本节在刚柔耦合模型的基础上,分析倾斜发射装置各个柔性体部件的变形以及燃气流作用对于发射筒动态响应的不同影响。其中主要考虑了车架变形、底盘变形、起落架变形、燃气流作用等因素,并通过控制变量法比对了各个因素对发射筒下沉量的影响性大小。

将根据柔性体能量和广义力方程,结合多刚体系统动力学方程[2],设ξ是(6+k)维广义坐标,由拉格朗日方程[6]可导出刚柔耦合系统动力学方程:

(2)

当风速较小时,风载荷对发射过程影响较小,载荷施加中不允考虑[5]。

3 模型的构建

3.1 发射装置实体模型的简化

倾斜发射装置属于复杂的机械系统,根据发射装置拓朴结构和研究需要,对发射装置进行分析简化:

1)载车主要由车架、悬挂系统、车轮、轴承等部分构成,由于车架跨度较大,将其设置为柔性体;在实体模型中采用线性的弹簧阻尼器来模拟液压力,并将杆设为刚体。

2)底盘是连接车架与回转发射部分(主要包括转台、起落架、发射筒等等)的关键部件,因此将其作为柔性体处理;起落架通过起竖油缸和耳轴与转台相连,将其作为柔性体处理。

3)发射筒固定在起落架的支架上,箱中的导弹与导轨间隙配合,通过闭锁器固定;导弹采用的是倾斜热发射方式,在发射过程中不考虑导弹的变质量特性。

3.2 刚柔耦合模型的建立

在SOLIDWORKS中建立简化的发射装置模型,保存为parasolid格式并导入ADAMS中。将车架、转台、发射架进行材料定义、划分网格、建立主节点和刚性区域,定义边界条件和模态求解后输出MNF文件[3]。在ADAMS中对刚体进行柔性替换和载荷的施加从而生成如图2所示的发射装置刚柔耦合模型。调平油缸的压缩刚度为2.862×104N/mm,阻尼系数为10 N·mm/s;起竖油缸的压缩刚度为9.8×104N/mm;阻尼为8 N·mm/s。导弹与发射筒的碰撞约束中,刚性系数为3.5×105N/mm,阻尼系数为28 N·s/mm,静摩擦力因数μ1=0.15,动摩擦力因数μ2=0.05。

3.3 导弹及发射筒载荷

1)导弹推力

导弹在发射时受到作用于其尾部的固液冲压发动机的推力作用,推力大小通过试验测得。在ADAMS中运用AKISPL函数对发动机点火实验数据进行拟合,得到发动机推力曲线。

2)燃气流作用力

2.2 两组治疗前后尿失禁患者比例以及尿失禁患者24 h平均尿失禁次数的对比 两组治疗前尿失禁患者比例以及尿失禁患者24 h平均尿失禁次数均无差异(P>0.05)，治疗后研究组尿失禁患者比例下降了55.81%，差值显著高于对照组，尿失禁患者比例明显低于对照组。研究组治疗后尿失禁患者24 h平均尿失禁次数明显下降(t=5.235,P<0.05)，对照组治疗后尿失禁患者24 h平均尿失禁次数无统计学差异(t=0.947,P>0.05),研究组尿失禁患者治疗后24 h平均尿失禁次数低于对照组(t=6.927,P<0.05)。见表3。

通过离散采样获取不同时刻导弹的位置信息,其次运用计算流体动力学软件(CFD)计算燃气流场,从而得到燃气流冲击载荷,而作用在发射筒上的燃气流冲击载荷可等效为沿发射筒轴向的燃气流冲击力与作用在发射筒质心位置的俯仰、偏航力矩。将离散数据用Akima方法拟合后可得到燃气流作用力曲线。

3)风载荷

式中：L=T-W为拉格朗日函数;Ψ(q,t)=0为系统的约束方程,λ为拉格朗日乘子;Q为系统的广义力。

4)闭锁力

2.1.2 ER-β基因Alu I酶切 使用Alu I酶进行酶切可以区分出3种基因型：aa型(380 bp大小的1条带)，Aa 型(380 bp、236 bp大小的2条带)，AA 型(236 bp、150 bp、65 bp大小的 3条带)，见图2。

图4为发射筒角位移变化曲线。由图3可知,在发射过程中,发射筒俯仰角在4 s之内变化较大,而侧偏角则相对变化较弱,且后两者的稳定时间较短,两者基本在2.5 s后即趋于稳定。结合刚柔耦合模型及柔性体的位置进行分析不难发现,这是由于俯仰角的变化受到起竖油缸和起落架的共同影响,而侧偏角则主要受到柔性体构件的影响。从仿真结果可以看出,柔性体在导弹发射过程中虽然会产生变形,但能够较快恢复,因此发射筒侧偏角能够较快趋于稳定;而由于起竖油缸的阻尼系数较小,故俯仰角需较长时间达到稳定值,这就表明在设计过程中应增大起竖油缸阻尼系数,从而使导弹发射后发射筒能够较快恢复平稳状态。

4 发射筒的振动响应分析

1)车架与地面之间通过四个液压千斤顶的支腿相接触,千斤顶固连于车架上,另一端与地面采用ADAMS中的接触碰撞模型相连接。

图3为发射筒出口位置变化情况,图中X、Y、Z轴均为全局坐标系下的坐标轴。由图3可知,导弹在发射筒内运动过程中,发射筒出现下沉,体现在图4中即发射筒沿Y轴方向运动,之后由于适配器对导轨的作用力其又出现回弹。同理发射筒出口在Z轴上的位置变化也是如此,而由于发射筒与X轴垂直,故其在X轴方向上的位移较小。

在导弹尾部建立与发射筒的固定副和传感器,当检测导弹发动机推力达到预定值时使固定副失效,从而导弹能够正常发射。

5 发射筒下沉量分析

建设综合立体交通走廊，把云南建成长江上游地区重要的交通枢纽。习近平总书记视察云南时明确要求，云南要加快建成面向南亚东南亚的辐射中心。紧扣这一目标要求，云南要着力推进长江上游干线和骨架支流航道治理，加快长江上游航运中心建设步伐。统筹推进铁路、公路、航空交通运输发展，大力发展铁水联运、江海联运、铁空联运等多式联运，构建起多种运输方式优化布局、相互衔接的交通网络体系。

5.1 下沉量分析及评估方法

根据倾斜发射装置的结构特点及实际发射情形,导弹在点火之后的飞行可分为两个阶段,即沿轨飞行阶段和离轨后自由飞行阶段。沿轨飞行阶段中,与导弹相连接的适配器沿导轨滑行,导弹不与发射筒接触,二者之间只有轴向相对运动;随着导弹逐渐出箱,适配器逐个脱落,导弹与发射筒之间的约束逐渐减少,直至导弹完全离轨,进入离轨后自由飞行阶段,当导弹离轨时,由于其在瞬间失去了导轨的支撑,在导弹自身重力和其他外力的作用下,导弹会产生整体下沉。发射筒固定在发射架上,发射架通过起竖油缸支撑,位置受到约束,因此,当发射筒由于失去了导弹向下的作用力,会产生回弹,使导弹与发射筒相互靠近,从而存在弹体与发射筒发生碰撞。

采用SPSS 20.0统计分析软件(美国IBM公司)进行分析，计量资料采用均数±标准差(±s)表示，多组间比较采用单因素方差分析，组间两两比较采用LSD-t检验，计数资料采用百分率(%)表示，多组间比较采用χ2分析，P＜0.05代表差异有统计学意义。

首先选取发射筒出口平面的几何中心作为测点,之所以选取该点作为测点,是由于该点能够较好的反映出不同因素对发射筒下沉量的影响效应,便于分析各个因素的影响性大小。综合考虑车架变形、底盘变形、起落架变形、燃气流等影响因素,得到发射过程中发射筒测点沿铅垂方向上的位置化曲线如图5所示。

一是形成了西充“有机充国香桃”、仪陇“五媚粮”等一批具有市场影响力的农产品品牌，其中，西充产的香桃通过电商网卖到北上广等一线城市，售价从原来的6元/kg卖到16元/kg；张飞牛肉、保宁醋、保宁蒸馍、川北凉粉、方果挂面等部分农特产品远销海外。二是南充市良好的农业经济发展环境可以更好地发展新产业。近年来，根据各县独特的自然地理条件，南充市逐步引入新农村工业项目，人无我有、人有我优、人优我特，避免同质化竞争，努力形成产业集群的优势和带动作用。

转录组数可以进行蛋白质功能注释，SWISSPROT注释，KOG功能注释，GO分类，KEGG代谢通路分析.unigenes序列采用blastx方法与NR、SWISSPROT、KOG库进行比对，得到与给定的unigenes序列相似性最高的蛋白(域值E<1e-5).unigenes的KEGG标注信息是使用KAAS (http://www.genome.jp/kaas-bin/kaas_main)获取的，基于SWISSPROT标注结果与GO 信息，最终得到蛋白功能标注信息.

5.2 对比结果及分析

影响发射筒下沉量的因素有很多种,而发射装置的柔性变型影响最大,文中考虑了车架、底盘、起落架的柔性变型及燃气流激励。在倾斜发射装置动力学仿真模型的基础上,分别将相关柔性体部件与各自相应的刚体模型进行替换,将燃气流激励进行添加、去除,计算各个影响因素作用下发射筒下沉量及下沉量影响因子,得到不同仿真条件下的计算结果,如表1所示。表中“柔”表示将该部件作为柔性体,“刚”表示用相应的刚体模型替换,所有仿真均在方位角0°,高低角36°的工况下进行。

从表1可以看出,在仿真过程中所考虑的车架变形、底盘变形、起落架变形与燃气流作用均对发射筒下沉量产生了不同程度的影响,其中车架的弹性变形对发射筒下沉量的影响性最强,之后依次是底盘变形、燃气流作用和起落架变形,因此在对倾斜发射装置进行设计制造时,应尽量增大发射车车架的刚度,底盘亦是如此;另一方面,导弹发射时产生的燃气流对发射装置动态响应也会产生一定影响;与之形成对比的是,起落架的弹性变形对发射筒下沉量的影响较弱,因此在设计过程中提高其刚度对发射装置动态响应影响不大。

表2示，2014年黑龙江省肿瘤登记地区合计发病率最高的恶性肿瘤是肺癌，粗发病率为65.58/10万，占全部新发恶性肿瘤病例的24.88%。其次为乳腺癌、肝癌、结直肠癌、甲状腺癌、胃癌、宫颈癌、子宫体癌、卵巢癌和胰腺癌。城市地区发病率最高的恶性肿瘤是肺癌，粗发病率为66.87/10万，占全部新发恶性肿瘤病例的23.82%。其次为乳腺癌、结直肠癌、肝癌、甲状腺癌、胃癌、宫颈癌、子宫体癌、卵巢癌和胰腺癌。农村地区发病率最高的恶性肿瘤是肺癌，粗发病率为62.15/10万，占全部新发恶性肿瘤病例的28.51%。其次为肝癌、乳腺癌、胃癌、结直肠癌、宫颈癌、胰腺癌、食管癌、甲状腺癌和卵巢癌。

表1 仿真计算结果

6 结论

相较柔性体而言,起竖油缸等柔性连接在产生变形之后恢复较为缓慢,因此可以通过适当增加起竖油缸等连结构件的刚度和阻尼,并进一步考虑刚度阻尼与结构质量的相容性来减小初始扰动。通过对下沉量影响因素评估,得出了车架、燃气流、底盘和起落架对下沉量影响因子。研究结果表明,在满足设计条件基础上,应尽量增加车架及底盘刚度来减小发射过程对下沉量的影响。