车载动能弹发射装置设计与动力学-分析

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1、硕士学位论文车载动能弹发射装置设计与动力学分析附录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．68V硕士学位论文车载动能弹发射装置设计与动力学分析1绪论1．1选题的背景及意义从近年发生的局部战争来看，未来战争呈现出大纵深、立体化、信息化、火力猛烈灵活、快速机动和精确打击等突出特点，为更好地打击装甲车辆，对反坦克导弹武器系统首发命中率、抗干扰能力和全天候作战能力等提出了更高的要求。目前，许多国家都已经重新审议反坦克导弹武器系统发展战略，提高反坦克导弹武器战术技术性能，改进现役反坦克导弹武器效能，并探索各种新概念反坦克武器：发展新型多功能战斗部，以提

2、高反坦克导弹的杀伤能力；改变攻击方式，以提升反坦克导弹的破甲威力；采用先进制导技术，提高反坦克导弹武器系统的抗干扰能力：采用高性能发动机，提高导弹飞行速度等；同时，反坦克导弹武器趋向于体积更小、更可靠，具备高通用性、打击范围广和全天候打击能力，导引体制向多模发展，如红外／毫米波、激光／红外成像、双色红外等；这些都是反坦克导弹武器系统发展的必然趋势fI]。为此，洛马公司开发了紧凑型超高速动能导弹(CompactKineticEnergyMissile，CKEM)系统[21。紧凑型超高速动能导弹弹头不采用传统的炸药战斗部和引信，只装备一枚硬度极高的由碳化钨或者贫铀合金制成的称为钨

3、长杆贯穿器的高密度重金属杆式弹芯。超高速动能导弹利用弹头高速飞行所具有的动能以直接碰撞方式毁伤目标。导弹战斗部在导弹助推器推进下以约Ma=6的高速持续飞行，在5s内就完成发射到摧毁近程目标的整个过程，而现有的主动防护弹幕系统并不具备如此快速的反应速度，并且即使超高速动能导弹被拦截摧毁，其形成的超高速碎片具有的强大攻击能力，也将使现有装甲坦克的主动防御系统失效。与此同时，其高新科技战术技术指标给动能弹本身的结构设计、导弹发射系统设计带来了新内涵，也给完整发射系统的响应特性研究带来了新的巨大挑战。导弹发射系统是导弹武器系统完成战斗使命的重要载体，它在导弹发射前用于固定和支撑导弹，

4、在发射时赋予导弹初始射向和离轨速度，保证导弹的顺利发射。为保证系统作战效率，对发射技术的研究一直得到国内外的广泛重视，经过了数十年的发展，导弹发射系统已经形成了技术先进、火力迅猛、效率高、独立作战能力强的特点13】。导弹发射系统的设计是一个需要反复修改的过程，而导弹发射动力学的发展可以为导弹发射系统的设计工作带来巨大的便利。导弹发射动力学是研究导弹武器系统在发射时的受力和系统响应特性，进而研究导弹控制受力和运动规律的理论、技术和试验测试的方法。发射技术是否先进直接关系到导弹的作战和武器系统的效率，它的发展离不开基础理论和科学技术的发展，因此，导弹发射动力学成为了当代兵器科学关

5、注的热点。利用导弹发射动力学辅助导弹发射系统的设计，不仅可以缩短导弹发射系统设计工作的周期，还能促进产品性能的提升。1l绪论硕士学位论文综上所述，超高速动能导弹武器系统在现有反坦克导弹武器系统中体现出的创新性思想和优良作战性能，使得开展超高速动能反坦克导弹武器系统的研究具有重要理论意义和现实的军事价值。动能弹弹体高速运动产生的燃气冲击载荷对发射系统装备的稳定性等提出了更高的要求，因此迫切需要设计一款可以承受强冲击载荷的车载动能弹发射装置。本文正是在这样的背景下，为车载动能弹发射装置提供了一种设计方案。同时，本文对动能弹燃气射流动态流场进行计算，对车载发射装置进行模态分析、静力

6、学平衡计算和动力学响应分析，这其中采用的研究方法和得到的相关研究成果为详细设计超高速动能导弹发射系统结构、进一步开展燃气射流分析、发射动力学分析和结构改进设计提供了经验参考和理论指导。1．2国内外研究进展1．2．1火箭导弹燃气射流火箭导弹燃气射流动力学是研究火箭导弹尾部发动机燃气射流以及对发射装置和外界环境冲击的学科。燃气射流所产生的热效应是火箭导弹武器系统设计所不容忽略的问题，针对这一问题，国内外学者进行了广泛而深入的研究工作，主要的研究方法为数值模拟和实验研究。由于燃气射流高温高压的特性，用实验的方法来捕捉激波耗时长，成本高。并且燃气喷出的时间只有几秒，测试非常困难。数值

7、模拟方法是比较好的可以预测射流机构体系的方法。在燃气射流数值模拟方面，Abbett[4】对超声速自由射流流场进行了数值计算，主要采用的是特征线激波嵌入法，运用Eastman—Radtke法则、AN半经验理论以及Abbett理论等对自由射流马赫盘的大小与位置进行了分析与估算。火箭导弹发动机燃气射流流场中综合有很复杂的波系结构，单纯依靠特征线法并不能对其进行精确的模拟，在计算流体力学中，针对复杂的流场波系结构，主要采用的方法有激波装配法与激波捕捉法，后者经常用于现实的计算中。之后，发展了Lax—Wendro