微型助推器设计与分析
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摘要
针对常规炮射弹药的射击精度低的情况,根据对常规弹药射击精度提高化的要求,本文对常规炮射弹药的打击精度做了讨论,同时对弹道修正机构—微型助推器进行了分析与研究。
对外弹道修正的执行机构有很多,本文选定的是微型助推器。因为微型助推器具有体积小、反应时间短、结构简单、成本低廉等优点,是一种比较理想的修正执行机构。
根据开发低成本脉冲控制修正弹的实际需要,本文基于二自由度质点外弹道理论,结合微型脉冲助推器的工作特点,构建了脉冲力弹道修正模型,以152mm杀伤爆破榴弹为载体,针对载体设计了用于弹道修正的微型助推器,同时选定膏体火药与固体推进剂为助推器的做工介质,并得到了用于理论研究的助推器设计参数;在动力学仿真软件Simulink中,对脉冲式修正弹药的弹道特性进行了建模和仿真,给出二自由度的质点外弹道在脉冲力作用下的响应图,并得到了助推器的理论总冲与弹道修正能力的关系,以及同一助推器在不同的弹道高处对弹道的修正能力等重要结论,这些结论对脉冲式修正弹的研制具有重要的参考价值。
Aiming at the low attacked precision in the conventional projectile weapons, considering the development requirements for the higher attacked precision projectile field,the author has finished the design and research of the mini solid rocket impulse engine.
There are so many executable mechanisms for the trajectory corrected projectile, but the mini solid rocket impulse engine has the advantages of small volume,short reaction time,and simple configuration,low cost,so it is an ideal choice.
To satisfy the requirement of developing low cost of pulse control trajectory corrected projectile,according to the theory of two-dimensional mass point ballistic and the characteristic of impulse engines,one corrected trajectory model has been found;backing ground on 152mm high explosive fragment projectile,and then the mini solid rocket impulse engines for which have been established,and the ideal parameters of engines have been given;the trajectory corrected projectile modal has been give and simulated based on the dynamic simulation software-Simulink,drew the pictures for two-dimensional mass point ballistic characteristic on the controlling of pulse force has been give from the result of the simulation,analyzed the relation between ideal total impulse and the ability of the ballistic correction,and the relation between the height of ballistic and the ability of the ballistic correction under certain total impulse,these results have very important meaning.
对外弹道修正的执行机构有很多,本文选定的是微型助推器。因为微型助推器具有体积小、反应时间短、结构简单、成本低廉等优点,是一种比较理想的修正执行机构。
根据开发低成本脉冲控制修正弹的实际需要,本文基于二自由度质点外弹道理论,结合微型脉冲助推器的工作特点,构建了脉冲力弹道修正模型,以152mm杀伤爆破榴弹为载体,针对载体设计了用于弹道修正的微型助推器,同时选定膏体火药与固体推进剂为助推器的做工介质,并得到了用于理论研究的助推器设计参数;在动力学仿真软件Simulink中,对脉冲式修正弹药的弹道特性进行了建模和仿真,给出二自由度的质点外弹道在脉冲力作用下的响应图,并得到了助推器的理论总冲与弹道修正能力的关系,以及同一助推器在不同的弹道高处对弹道的修正能力等重要结论,这些结论对脉冲式修正弹的研制具有重要的参考价值。
Aiming at the low attacked precision in the conventional projectile weapons, considering the development requirements for the higher attacked precision projectile field,the author has finished the design and research of the mini solid rocket impulse engine.
There are so many executable mechanisms for the trajectory corrected projectile, but the mini solid rocket impulse engine has the advantages of small volume,short reaction time,and simple configuration,low cost,so it is an ideal choice.
To satisfy the requirement of developing low cost of pulse control trajectory corrected projectile,according to the theory of two-dimensional mass point ballistic and the characteristic of impulse engines,one corrected trajectory model has been found;backing ground on 152mm high explosive fragment projectile,and then the mini solid rocket impulse engines for which have been established,and the ideal parameters of engines have been given;the trajectory corrected projectile modal has been give and simulated based on the dynamic simulation software-Simulink,drew the pictures for two-dimensional mass point ballistic characteristic on the controlling of pulse force has been give from the result of the simulation,analyzed the relation between ideal total impulse and the ability of the ballistic correction,and the relation between the height of ballistic and the ability of the ballistic correction under certain total impulse,these results have very important meaning.
引文
[1]王春利编,航空航天推进系统[M].北京:北京理工大学出版社,2004(6),P58-75.
[2]张绪虎,汪翔,贾中华,胡欣华,吕宏军,向涛,小推力姿态轨控发动机材料技术研究现状[J].导弹与航天运载技术,2005(6).
[3][美]侨治.埃姆.卡尼亚达克斯,埃里.柏斯考克著,中国科学院过程工程研究所多相反应重点室验室多相反应重点室验室,微流动基础与模拟[M],北京:化学工业出版社,,2006(5),P141-146.
[4]李风生,郭效德,刘冠鹏等编著,新型火药设计与制造[M].北京:国防工业出版社,2008(1),P327-348.
[5]徐敏.喷流干扰效应研究[D].西北工业大学博十学位论文.2004.
[6]张中南,马其东,李晓.推力矢量控制技术在导弹上的应用及发展[J],战术导弹控制技术2006(2).
[7]夏思雨.精确制导技术及其现状与发展[J].航空科学技术,2003(1).
[8]吴炎炬,范宁军,二维弹道修正引信总体方案和关键技术分析[J],战术导弹技术,2006(7).
[9]袁来.“爱国者”的新棱镖-美国MSN拦截弹计划分析[J].2008(11).
[10]张会锁,赵捍东.利用脉冲推力矢量修正弹道的方法研究[J],产品开发与设计,2005(1).
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[15]肖金武,张文刚.PEPA＼AP膏体推进剂的配方研究[J].固体火箭技术,2001.
[16]王元有等,固体火箭发动机设计[M].北京:国防工业出版社,1984.
[17]武小松,陈军,王栋编著.固体火箭发动机气体动力学[M].北京:国防工业出版社,2005.
[18]阮崇智文集,阮崇智著,现代固体推进技术[C].西安:西北工业大学出版社,2007(5),P204.
[19]邓远灏,钟梓鹏,宋文艳,收敛-扩张喷管中运用次流推力矢量控制技术的计算研 究[J],固体火箭技术,2004(1).
[20]周载康编著.制导弹药技术.北京:北京理工大学出版社,2002(12),P328-337.
[21]朱富亚主编,火箭弹构造与作用[M].北京:国防工业出版社.2006(8),P(19).
[22]弹丸设计理论[M],中北大学弹药工程与爆炸技术专业讲义,P7.
[23]王志军,尹建平主编,弹药学.北京:北京理工大学出版社[M],2005.5,P294-300.
[24]浦发编,芮筱亭著,外弹道学(修正本)[M].北京:国防工业出版社,1989(6).
[25]浦发编著,外弹道学[M].北京:国防工业出版社,1980(7).
[26]实用弹道学[M],中北大学弹药工程与爆炸技术专业讲义,P7.
[27]李昼堂编著.火药与内弹道[M],北京:兵器工业出版社,2001(7),P358-364.
[28]康凤举,杨惠珍,高立娥.现代仿真技术与应用[M].北京:国防工业出版社,2006.
[29]柴霖,方群.基于MATLAB/Simulink的鱼雷导引弹道仿真[J],系统仿真报,2003(2).
[30]柴霖,方群.基于Simulink的鱼雷弹道仿真[J],情报指挥控制系统与仿真技术,2002(9).
[31]辛长范.基于Simulink的质点外弹道模型仿真[J].火力与指挥制,2004(4).
[32]彭绍雄,张涛,聂永芳.导弹三通道弹道仿真的MATLAB实现[J].飞航导弹,2002(7).
[33]陈磊,王海丽,吴瑞林编著.面向框架的弹道仿真方法[J].系统仿真学报,1999(4).
[34]王宁强,刘向东,陈振,刘付成,张云.基于MATLAB的卫星姿态控制半物理实时仿真平台[J],系统仿真学报,2005(7).
[35]飞思科技产品研发中心编著.MATLAB7基础与提高[M].北京:电子工业出版社,2007(5).
[36]苏金明,阮沈勇编著,Matlab实用教材[M].北京:电子工业出版社.2008(2).
[37]王沫然编著,陈怀琛审校.Simulink4建模及动态仿真[M].北京:电子工业出版社,2002.
[38]葛哲学编著.精通Matlab[M].北京:电子工业出版社.2008(2).
[39]刘建新著,导弹总体分析与设计[M].长沙:国防工业出版社,2006(8).
[40]王志勇,孙宝元,张军,钱敏,翟怡,任宗金.对火箭发动机推力矢量测试系统的标定[J],传感器与微系统,2007(1).
[41]Brown Charles D. Spacecraft propulsion. Ohio: AIAA, Education series, 1995.
[42]Fordham S. High explosives and propellants. New York: pergamon press, 1980.
[43]Singh H, Rao K R K. platonisation in double base rocket propel lants. AIAA, 1977.
[44]Schindler RC, Olson, AM, Arnold CJ.A gelled propellant sustainer stage. AIAA. paper number p2-1122.
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