【摘要】：隨著軍事科技的發(fā)展,傳統(tǒng)非制導(dǎo)彈藥也需要面臨著信息化和智能化的升級,因此常規(guī)彈藥的智能化已成為了一種趨勢。尤其是基于身管發(fā)射平臺的具備高旋特性的微小口徑子彈藥,由于其外彈道時間短、可利用空間狹小,其制導(dǎo)和控制的設(shè)計及系統(tǒng)集成面臨著不同于常規(guī)制導(dǎo)炮彈的技術(shù)難題和挑戰(zhàn),因此研究一種控制裝置使其擁有更高的響應(yīng)及控制帶寬并且能夠保持高旋彈體的良好氣動外形是具有重大意義的。目前普遍的制導(dǎo)方式采用氣動布局的翼面調(diào)節(jié),在用于依靠陀螺穩(wěn)定機(jī)理的高旋子彈藥時會遇到難以克服的技術(shù)挑戰(zhàn)。在這樣的背景下,針對壓電雙晶片結(jié)構(gòu)小巧、質(zhì)量輕、控制帶寬高以及響應(yīng)快等特點(diǎn),提出了一種基于變質(zhì)心控制和壓電雙晶片執(zhí)行器的姿態(tài)調(diào)控系統(tǒng),可應(yīng)用于微小口徑高旋子彈藥的飛行姿態(tài)調(diào)節(jié)。以壓電雙晶片執(zhí)行機(jī)構(gòu)為研究對象,高旋子彈為應(yīng)用平臺,對旋轉(zhuǎn)環(huán)境下雙晶片及雙晶片驅(qū)動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和靜、動力學(xué)特性、高旋平臺下的調(diào)姿態(tài)系統(tǒng)模型集成設(shè)計以及輸出特性驗(yàn)證展開了詳細(xì)的分析和研究,本論文主要工作如下:(1)利用分析力學(xué)和有限元方法建立了高旋環(huán)境下不同邊界條件的壓電雙晶片結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型,結(jié)合數(shù)值仿真分析了高旋環(huán)境對壓電雙晶片的輸出特性的影響,為特殊環(huán)境下的執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計奠定了理論基礎(chǔ)。(2)針對高旋飛行器(平臺)的應(yīng)用特點(diǎn),對基于壓電雙晶片的執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行了具體配置方案設(shè)計,提出了基于變質(zhì)心機(jī)制的單雙晶片-質(zhì)量塊模型以及基于后屈曲預(yù)壓縮(PBP)原理的懸臂雙晶片舵機(jī)機(jī)構(gòu)平臺,并對兩種方案進(jìn)行了輸出特性的詳細(xì)分析,理論上驗(yàn)證了高旋環(huán)境對雙晶片執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出特性影響關(guān)系,為應(yīng)用于高旋平臺的執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案選擇提供了依據(jù)。(3)建立了微小型高旋飛行器(如子彈)的姿態(tài)調(diào)節(jié)模型并分析了空氣動力學(xué)作用機(jī)制,提出了基于陀螺穩(wěn)定機(jī)理的姿態(tài)調(diào)節(jié)及彈道控制方式,該方法具有不改變微小子彈藥氣動外形的優(yōu)勢。結(jié)合雙晶片-質(zhì)量塊執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)姿態(tài)系統(tǒng)的集成設(shè)計,開展了飛行中高旋子彈藥的氣動仿真分析并建立了變質(zhì)心控制下的高旋彈六自由度剛體動力學(xué)模型,初步驗(yàn)證了姿態(tài)調(diào)節(jié)和彈道控制方案的可行性。(4)搭建了雙晶片高旋試驗(yàn)平臺以及預(yù)緊力壓縮型壓電機(jī)構(gòu)的試驗(yàn)平臺,用于驗(yàn)證前述模型的正確性,試制出高旋飛行器原理試驗(yàn)樣機(jī),基于剛體姿態(tài)調(diào)節(jié)和其彈道修正機(jī)理,以三軸陀螺儀平臺模擬飛行的高旋子彈,測試了提出的姿態(tài)調(diào)控作動裝置的位移輸出誘導(dǎo)出平臺的姿態(tài)改變效應(yīng),印證了理論分析的正確性以及方案的可行性。
【圖文】：

南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文擊目標(biāo)的一類彈藥，這類彈藥包括彈道修正彈藥、末敏子彈藥、末10。修正彈藥技術(shù)指的是在彈體經(jīng)由發(fā)射平臺射出后，，在整個彈道飛行過程中，一系列的修正指令，彈體內(nèi)的控制裝置依據(jù)修正指令進(jìn)而對彈藥的完成彈道修正的工作任務(wù)。彈體的實(shí)際落地與目標(biāo)位置間的誤差是指標(biāo)。如果只對彈體彈道進(jìn)行縱向修正就能夠完成打擊目標(biāo)，這成離（射程）的彈道進(jìn)行修正。除了在射程方向還在方向進(jìn)行修正的.1 為兩者的彈道修正對比示意圖。

.1 為兩者的彈道修正對比示意圖。圖 1. 1 一維、二維修正比對示意圖彈藥這一概念早在上世紀(jì) 70 年代被提出，直到上世紀(jì) 90 年代才被擊精度高的常規(guī)彈藥，一般的彈道修正彈藥是在原有榴彈、迫彈、換為彈道修正模塊，也稱為修正引信（圖 1.2），然后通過衛(wèi)星或雷意時刻的空間坐標(biāo)，并將位置信息與預(yù)設(shè)定的理想彈道軌跡進(jìn)行比執(zhí)行機(jī)構(gòu)對飛行中彈體進(jìn)行射程或者方向上的修正。在整個彈道過來決定[12-13]。如圖 1.3 為彈道修正系統(tǒng)工作原理圖[14]。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TJ413.6

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本文編號：2623961