基于NX NASTRAN的增雨防雹火箭弹发射架本体结构强度仿真分析

龚毅 胡林兵 朱科平

摘要：本文阐述了增雨防雹火箭弹发射架组成、功能和结构原理，运用NX NASTRAN求解器对重要零件本体进行了有限元分析，为后期优化设计提供了依据。

关键词：增雨防雹;发射架;NX NASTRAN

1 前言

伴随着经济增长和社会发展，我国重大活动日益增多，活动规模和质量都在不断提高，重大活动社会关注度高、受天气因素影响大，因此，做好气象保障工作已经成为重大活动能够成功举办的重要因素。我国是世界上气象害频繁发生的国家之一，特别是20世纪90 年代以来，气候变化日益明显，极端天气现象明显增多，水资源短缺日趋严重，气象灾害已成为制约我国经济社会发展的重要因素。积极研发科学高效的人工影响天气作业装备，才能更好的为国家重大活动提供气象保障，为防灾减灾事业做出更大的贡献。[1]增雨防雹火箭弹发射架作为人工影响天气的利器，多次参与国家大型活动气象保障活动，在其中发挥了极大作用。发射架本体是支撑定向器和高低机运动的重要零件，其结构强度直接影响到发射架是否能正常使用，本文利用有限元分析软件NX NASTRAN对其变形和应力分布情况进行研究，确定其结构强度是否满足使用要求。

2 发射架组成和功能

增雨防雹火箭弹发射架用于发射增雨防雹火箭弹，进行人工影响天气作业，由定向器、高低机，方位机组成，三维模型见图1。

定向器的主要功能為：发射前装填、承载火箭弹，发射时点燃火箭发动机，并赋予火箭弹起始运动方向和离轨速度。

高低机和方位机用于赋予定向器射角和方位角，高低机和方位机均为电机传动并可快速切换为手动模式。

3 发射架结构原理

高低机采用螺杆式高低机设计，高低机两端分别与定向器和方位机铰接，由电机通过齿轮驱动双螺杆直线运动，实现定向器的俯仰角度升降。方位机由电机通过蜗轮蜗杆减速器驱动，实现方位旋转。

4 本体强度仿真分析

运用NX NASTRAN求解器对本体进行有限元仿真。[1]

（1）坐标系选取：以底部圆心为原点，X轴为通过原点垂直于前后方向向右为正，Y轴为通过原点沿正前方为正，垂直向上为Z轴。

（2）建立零件模型，添加材料属性。

（3）划分3D网格。

（4）按照工况要求，添加6个销钉约束。

（5）按照工况要求计算受力情况，加载载荷如表1所示。

Force

（1） Force - Magnitude and direction FORCE 1308 N （0.000000， 0.371661， -0.928369） 几何分布

Force

（2） Force - Magnitude and direction FORCE 1000 N （0.000000， -0.172515， -0.985007） 几何分布

结算分析结果如表二和图3所示，由图表中所知，最大变形点为0.2385 mm，强度足够。

5 结论

通过对发射架本体的有限元分析计算，确定了本体有足够的强度，并为产品的优化设计提供了依据。

参考文献

[1] 张永恒， 薛建军， 温显罡，等. 重大活动决策气象保障服务探讨[J]. 阅江学刊， 2013， 5（2）：36-42.

[2] 罗旭， 赵明宇. Femap & NX Nastran基础及高级应用[M]. 清华大学出版社， 2009.