《脱壳动力学》

绪论1

1 脱壳动力学的研究对象和任务1

2 脱壳动力学产生的背景2

3 脱壳动力学的发展概况3

第一章 脱壳动力学的基本理论6

1.1 引言6

1.2 脱壳弹的物理模型6

1.3.1 阻力型弹托脱壳弹的弹托结构及其脱壳机理8

1.3 脱壳弹弹托结构及脱壳机理8

1.3.2 混合型弹托脱壳弹的弹托结构及其脱壳机理9

1.4 脱壳弹的脱壳过程10

1.4.1 阻力型弹托脱壳弹飞行过程的描述10

1.4.2 混合型弹托脱壳弹飞行过程的描述12

1.4.3 脱壳弹的脱壳过程13

1.5 脱壳过程中的干扰源13

1.6 脱壳非对称性产生的根源及其发展14

第二章 脱壳弹(弹体)一般运动微分方程16

2.1 引言16

2.2.1 坐标系17

2.2 坐标系及其变换17

2.2.2 坐标系基本转换矩阵18

2.2.3 坐标系之间的相互关系19

2.3 脱壳弹(弹体)一般运动微分方程22

2.3.1 质心运动微分方程22

2.3.2 绕心运动微分方程24

2.3.3 弹体(弹丸)运动微分方程组26

第三章 阻力型弹托一般运动微分方程29

3.1 引言29

3.2.1 坐标系30

3.2 坐标系及其坐标变换30

3.2.2 坐标系之间的关系32

3.3 第二时期内弹托各瓣运动微分方程38

3.3.1 绕定轴转动时卡瓣运动微分方程38

3.3.2 绕定点转动时卡瓣微分运动方程43

3.4 第三时期内弹托各瓣的运动微分方程51

3.4.1 卡瓣质心运动微分方程51

3.4.2 卡瓣绕心运动微分方程53

3.5 第四时期内弹托各瓣的运动微分方程55

3.6.1 作用于卡瓣上的力56

3.6 脱壳过程各时期作用于弹托各瓣的力和力矩56

3.5.2 第四时期内卡瓣绕心运动方程56

3.5.1 第四时期内卡瓣质心运动方程56

3.6.2 作用于卡瓣上的力矩57

3.7 弹托一般运动微分方程组57

3.7.1 第二时期内弹托运动微分方程组57

3.7.2 第三时期内弹托运动微分方程组58

3.7.3 第四时期内弹托运动微分方程组60

3.7.4 小结60

4.1 引言62

第四章 混合型弹托脱壳弹一般运动微分方程组62

4.2 坐标系63

4.3 第二时期内弹丸系统运动微分方程65

4.3.1 弹丸系统的动力学方程组65

4.3.2 弹丸系方程组的具体形式66

4.4 碰撞模型74

4.5 第三时期内弹托各瓣的运动微分方程75

4.5.1 卡瓣质心运动方程76

4.5.2 卡瓣绕？点的转动方程77

4.6.2 作用于卡瓣上的力矩78

4.6.1 作用于卡瓣上的力78

4.6 脱壳过程各时期作用于弹托各瓣的力和力矩78

4.7 混合型弹托脱壳弹一般运动微分方程组79

第五章 弹托气动力分析与计算81

5.1 引言81

5.2 物理模型和基本假设81

5.2.1 弹托形状81

5.2.2 基本假设82

5.3 弹托气动力系数计算84

5.4 边界条件90

5.5 弹托气动力特性92

5.6 弹托设计准则101

5.6.1 弹托设计要求101

5.6.2 弹托设计准则102

第六章 脱壳过程中各干扰因素的分析与计算104

6.1 引言104

6.2 膛口流场对脱壳弹脱壳的影响104

6.2.1 一般膛口射流的特点105

6.2.2 发射脱壳弹时的炮口流场特点105

6.2.3 膛口射流轴向气流参数的计算106

6.2.4 膛口冲击波的分析及其超压计算108

6.2.5 马赫盘位置的确定110

6.2.6 膛口压力场的近似处理110

6.3 脱壳过程中卡瓣与弹体间机械作用的分析与计算111

6.3.1 机械作用分析111

6.3.2 作用于卡瓣和弹体上的机械作用力112

6.3.3 机械作用力的近似计算118

6.4 卡瓣与弹体的碰撞模型121

6.4.1 凯恩方法的基本理论121

6.4.2 卡瓣与弹体碰撞初始条件的确定124

6.4.3 碰撞模型的建立129

6.4.4 碰撞模型的求解133

6.5 气动力干扰的分析与计算134

6.5.1 概述134

6.5.2 第二时期流场模型138

6.5.3 第二时期流场作用于弹托各瓣与弹体上的力和力矩140

6.5.4 第三时期弹托各瓣与弹体相互作用流场模型143

6.5.5 第三时期相互作用流场作用于卡瓣和弹体上的力和力矩148

6.5.6 脱壳过程第三时期和第二过渡时期结束条件的确定156

7.2 第一时期内作用于弹丸系的力和力矩158

7.1 引言158

第七章 阻力型弹托脱壳弹脱壳过程的数值模拟158

7.2.1 作用于单个卡瓣的力和力矩159

7.2.2 作用于弹丸系的力和力矩164

7.2.3 第一时期内诸力和力矩之综合166

7.3 第二时期内作用于卡瓣和弹体的力和力矩166

7.3.1 作用于单个卡瓣的力和力矩167

7.3.2 作用于弹体的力和力矩169

7.3.3 第二时期内诸力和力矩之综合171

7.4.1 作用于单个卡瓣的力和力矩173

7.4 第三时期内作用于卡瓣和弹体的力和力矩173

7.4.2 作用于弹体上的力和力矩177

7.4.3 第三时期内诸力和力矩之综合178

7.5 第四时期内作用于卡瓣和弹体上的力和力矩180

7.6 脱壳过程的数值模拟及分析181

7.6.1 各时期运动方程组初始条件的确定181

7.6.2 两过渡时期的处理及其衔接182

7.6.3 数值积分方法和积分步长的确定183

7.6.4 数值模拟结果分析185

7.7 脱壳非对称性分析188

7.8.1 弹托卡瓣飞散规律191

7.8 阻力型弹托卡瓣飞散规律及安全性分析191

7.8.2 安全性分析192

第八章 混合型弹托脱壳弹脱壳过程的数值模拟195

8.1 引言195

8.2 第二时期内作用于弹丸系的外力和外力矩195

8.2.1 作用于单个卡瓣的力和力矩196

8.2.2 作用于弹丸系的力和力矩201

8.3 第三时期内作用于卡瓣和弹体的力和力矩201

8.4.1 脱壳非对称性数值模拟分析202

8.4 脱壳过程的数值模拟分析202

8.4.2 脱壳过程攻角角速度变化规律208

8.4.3 卡瓣参数对攻角角速度的影响209

8.4.4 初步结论216

8.5 升力型脱壳的探讨217

第九章 脱壳弹总体参数优化设计与CAD219

9.1 引言219

9.2 优化设计的一般原则221

9.3 APFSDS脱壳过程参数优化设计227

9.3.1 田口方法优化227

9.3.2 数学规划法优化236

9.4 脱壳弹CAD系统241

9.4.1 概述241

9.4.2 CAD系统软件242

9.4.3 脱壳弹CAD系统244

第十章 脱壳动力学试验概述253

10.1 引言253

10.2 脱壳过程的试验研究255

10.2.1 弹道靶道试验255

10.2.2 风洞试验258

10.2.3 靶场试验259

10.3 实验数据的处理与分析261

10.3.1 正交摄影照片的处理262

10.3.2 δ(x)曲线的处理与应用265

10.4 脱壳过程中的干扰力函数268

10.4.1 干扰力函数的概念268

10.4.2 干扰力函数描述的弹体运动微分方程270

10.4.3 用非线性最小二乘法辨识脱壳干扰的方法273

主要符号表275

参考文献282