某车载垂直发射装置结构设计与动力学仿真分析

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1、1绪论硕士学位论文载后的位移和应力随时间的动态响应情况如何?需要提前做好分析准备工作，才能保证车载导弹实现无依托发射的成功。本文根据上述研究背景下，结合国防科研项目，利用刚柔耦合动力学理论，考虑某些零部件的变形对发射动力学的影响，利用Abaqus和Adams建立车载垂直冷发射装置的刚柔耦合动力学模型，并进行起竖动力学研究和发射动力学分析，并结合理论研究得到起竖和发射时的对地载荷理论计算公式，研究无依托发射场坪的动态响应情况。整篇研究对车载垂直发射装置的研制及无依托发射场坪的评估提供了重要的理论依据。1．2国内

2、外研究进展1．2．1垂直发射技术研究现状垂直发射技术真正趋于成熟是在80年代，由于其反应快，发射效率高，360度无死角，结构简单，工作可靠等诸多优点，得到广泛应用。根据发射动力源的不同，垂直发射主要可以分为热发射和冷发射两种发射方式，其中热发射应用的比较成熟，就是通过导弹底部的发动机点火的方式发射，例如美国的MK41垂直发射装置【4J就采用了热发射，西方其他国家也多采用类似的发射装置。相反，俄罗斯的战术导弹垂直发射装置则多采用冷发射的形式，利用压缩空气、压缩蒸气或助推剂燃气作为动力源。英国也在进行冷发射技术的

3、研究，法国与俄罗斯合作，利用俄罗斯的冷发射技术发射经过改进的VTM导弹【5J。可见冷发射技术相比较热发射来说更先进。垂直冷发射能够得到各国的竞相研究，必然有其独特的优势。那么冷发射相对于热发射来说，优点在于：导弹是先经过外力推动到一定高度，并具有一定的初速度后，发动机才开始点火，这样可以有效增加导弹的射程；同时采用冷发射可以避免热发射带来的极其复杂的燃气排导问题。但是冷发射也具有一定的缺点：导弹在空中点火，如果点火发生故障或不能及时点火，那么后果将非常严重，所以对冷发射装置的可靠性要求比较高。1．2．2发射动

4、力学研究现状国内外对武器系统动力学的研究，总的可以概括为以下几个历程‘6】【7】：一是针对武器系统产品，对其进行理论和试验分析研究；二是利用多刚体动力学理论和方法，对复杂结构武器发射系统的动力学模型进行建模；三是由于武器系统中存在大量易变性的柔性部件，而单纯的刚体力学理论没有考虑这些柔性体变形的影响，因此多柔体动力学就出现了，主要包括有限元理论和多柔体动力学理论；四是在多刚体动力学理论和多柔体动力学理论的基础上，发展起来的刚柔耦合动力学建模方法，更是成为了国内外学者研究的主要方向。发射动力学的研究主要围绕三个

5、问题18]：一是解决武器系统的发射精度，以及对火2硕士学位论文某车载垂直发射装置结构设计与动力学仿真分析箭导弹出筒姿态的研究，I二是解决导弹武器系统的过载问题；三是解决武器系统的振动响应问题。目前，从国外武器发射动力学的发展历程来看，武器系统发射动力学正向着运用更先进的理论方法、建立更精准的系统模型以及解决更复杂的系统模型的方向发展。针对武器发射动力学的研究，相比于国内而言，国外的研究比较早，比较有代表性的是50年代末的美国伊利诺伊大学和岩岛兵工厂的研究【9】【10】，他们利用拉格朗日方程和牛顿定律分别对复杂

6、模型和简单模型建立弹架系统的数学模型。后来20世纪70年代末期，成果显著的是CochranJ．E的研究‘11】【12】【13】，他先后对单管和多管火箭的发射过程进行模拟研究，后来又提出利用发射装置的动态响应来补偿火箭发射的弹道偏差。前苏联首次在研究发射动力学中应用了随机振动理论。国内也一直对火箭弹发射动力学进行各种理论和实践研究，也取得了许多研究成果，为我国国防事业的进步作出了很大贡献。在火箭炮动力学研究方面，国内学者建立了火箭炮的刚柔耦合模型，在火箭炮的射击精度和射击时间间隔优化方面做出了很多贡献。在90年

7、代时期南京理工大学芮筱亭【14J通过建立多体系统矩阵传递法来研究火炮动力学，之后通过相关实验的验证及后面研究的不断改善，实现了对多体系统动力学响应的精确分析，该方法还为提高多管火箭炮的性能和射击密集度提供了理论和技术支持。崔龙飞【15】根据相关理论和武器系统的特点，建立全地形车载火箭炮的刚柔耦合动力学模型，研究车载火箭炮的发射动力学，并建立车一炮一路耦合模型，研究其在不同等级路面的行车振动情况。在车载导弹垂直发射动力学方面，郑利ll6j建立了某车载导弹垂直发射系统动力学模型，对无牵引车和有牵引车两种情况下的发

8、射动力学进行研究。赵克转lJ，J等建立导弹冷发射的动力学模型，分析了导弹出筒的动态响应特性。由于现代战争不断对武器系统提出更高的要求，加之科学技术的不断发展，特别是机械振动理论和试验测试设备的发展，必将发射动力学推向更高的水平，某些现在无法给予解答的难题也必将会得到合理的解释。1．2．3多体仿真技术研究现状自计算机问世以来，由于建模理论、计算机科学技术、图形数据处理技术和三维建模技术的快速发展，仿真