水下弹射与横向动力学耦合模型研究

导弹水下发射时,在横向载荷作用下的姿态变化是影响发射安全的重要因素。笔者围绕水下弹射引起的多相流动及支承结构变形载荷,以计算流体力学方法和嵌套动网格技术为基础,依据弹体六自由度运动引起的支承载荷变化,构建水下弹射与横向动力学耦合计算模型。该模型应用于模拟弹射和横向流作用下的导弹弹射过程,模拟结果表明:采用流动与刚体动力学耦合模型计算结果与实验测量结果在最大负压冲击下误差小于5%,能够有效描述水下弹射的水-气两相流动特征,可用于水下弹射与动力学模型的耦合分析。     

动态约束下的惯性姿态测量系统分析

分析了动态条件下，载体姿态参数的惯性测量问题。以实际工程应用为背景，推导了运动约束条件下，基于两个激光陀螺，两个加速度计的系统姿态测量模型。根据载体姿态动态变化的不同频谱特性，进行了基于频域分析的算法设计，通过实验验证了算法的可行性。     

基于卡尔曼滤波算法的汽车运动参数测试方法研究

提出了一种采用多维组合惯性测量元件进行汽车运动参数测试的方法,并利用卡尔曼滤波算法提高了测试系统的精度。仿真结果表明：卡尔曼滤波算法对汽车姿态、速度等的解算具有较好的效果。     

内埋武器高速风洞弹射投放模型试验关键技术研究

针对新一代战斗机超声速内埋武器弹射投放分离安全性问题,采用高速风洞投放实验技术研究内埋武器从开式武器舱弹射投放分离动态运动过程,风洞投放模型试验过程中采用除垂直加速度不足外,其余全部运动严格相似的轻模型相似设计方法,并针对轻模型法垂直加速度不足所导致的投放垂直位移偏离实物位移问题,采用一种简单易行的公式修正法进行补偿,试验给出了不同初始弹射投放分离条件下,内埋武器从载机投放分离后运动轨迹与姿态角随分离时间的变化规律,试验马赫数Ma=1.5.研究结果表明:初始投放分离角速度对内埋武器投放分离后的运动轨迹及姿态角有较大的影响,当初始投放分离角速度ω_(z0)~s=0°/s时,内埋导弹出舱后先向下运动远离载机的流场干扰区,之后逐渐向载机方向抬升靠近并最终碰撞载机,高速风洞投放试验结果是不安全的,但经过公式修正后投放试验结果比较乐观,垂直方向运动仍然一直下降远离载机,这说明采用高速风洞投放试验得出的导弹不安全投放分离对真实载机来说不一定会出现,高速风洞投放试验结果比较保守.当初始投放分离角速度ω_(z0)~s=15?/s和ω_(z0)~s=30°/s时,内埋导弹投放分离后运动趋势几乎一致,均没出现向载机靠近的现象,内埋导弹具有一定的初始投放分离角速度有利于内埋武器的安全分离.     

石油钻井旋转导向实验转台测试系统设计

设计了一种实验转台测试系统,主要用于在实验室环境下验证石油钻井旋转导向工具可行性并测试其性能参数。提出了总体方案,设计并完成了系统的关键组成部分：两轴手动转台、合力测试仪、惯性测量模块、信号处理系统,完成了计算参数和姿态误差角测试实验。实验结果表明,所设计的各部分工作正常,满足系统的总体要求。这为将来石油钻井导向工具的井下实验打下很好的基础。     

摄像测量技术在国防试验与航天器对接中的应用研究

摄像测量技术正在迅速发展和得到广泛应用,在国防试验和航天飞行任务中发挥着不可替代的作用.本文介绍了作者近年来在该领域所做的应用研究,包括在火箭、导弹发射试验,冲击、碰撞等过程中的动态目标运动测量;针对航天航空和力学工程领域的视频图像实时分析;飞行器三维运动测量以及对接航天器位置和姿态的实时测量.在这些应用中都实现了高精度测量.较近期研发并应用于航天器对接光学测量项目中的算法,对相机参数进行平差修正,能有效地抑制像机参数扰动,具有很强的鲁棒性.     

激光陀螺捷联惯导减振系统动力学建模与仿真

由于激光陀螺固有机抖频率的存在,以及导弹运输、装卸、发射与飞行过程经历的动态环境中振动、冲击、过载等激励,导致激光陀螺在导弹上使用输出精度差。应用多体系统传递矩阵法,建立了激光陀螺捷联惯性测量组合减振多体系统动力学模型,分析激光陀螺固有抖动和导弹振动冲击对激光陀螺输出精度的影响。通过对减振系统动力学模型进行仿真,获得了激光陀螺抖动和导弹冲击环境下激光陀螺捷联惯性测量组合减振系统动态响应。该仿真结果为激光陀螺捷联惯性测量组合减振设计提供理论依据,该分析方法为激光陀螺捷联惯组在导弹上应用提供理论基础。     

静不稳定空空导弹导轨发射机弹分离数值模拟

将基于N-S方程求解的流动模拟与求解导弹六自由度运动方程和控制律相结合,进行静不稳定空空导弹导轨发射分离轨迹的数值模拟.结果表明,对静不稳定导弹,如果不施加控制,载机的横侧向气动干扰会使采用导轨发射的导弹在离轨后滚转姿态很快发散,俯仰和偏航姿态快速改变,施加姿态控制后,导弹离开载机的过程中姿态比较稳定,改善了发射安全性.     

惯性/卫星/里程计多信息融合方法及在铁路测绘中的应用

针对基于惯性技术对铁路基础设施进行精确测绘的需求提出一种多信息融合惯性基准方案,为测量测绘提供高精度位置和姿态参考。对载体运动特点和车载状态下惯性/里程组合导航航向角误差可观性进行分析,认为天向陀螺漂移和航向误差是导致测量精度下降的主要因素,针对该问题设计了基于双向滤波、双向平滑的多信息融合方案,针对缺乏绝对位置基准的应用情况,引入"正矢"概念和相对定位精度的评判方法。仿真及试验结果表明,在陀螺常值漂移0.2(°)/h条件下,该方案相对定位精度优于0.3 mm(300 m弦正矢),显著提高了车载铁路线路测绘位置、姿态基准精度,降低了对惯性器件的要求,利用中、低精度器件实现了高精度测量定位。     

基于多项式拟合的抗扰动纬度估计和粗对准方法

针对纬度未知条件下捷联惯导系统(SINS)扰动基座下初始对准问题,提出了基于惯性系比力积分及多项式拟合的纬度估计与粗对准算法。首先,基于惯性系和姿态阵链式分解,隔离角晃动;其次,通过比力积分,平滑高频线运动干扰和加速度计噪声;最后,对比力积分进行以时间为自变量的三次多项式拟合,进一步抑制线运动干扰,同时根据拟合参数实现纬度估计和粗对准。转台摇摆对准实验结果表明,高精度光纤捷联惯导系统采用该算法可以在1 min内实现纬度估计和粗对准,纬度估计精度优于0.2°(RMS),以静基座对准后姿态保持结果作为摇摆状态姿态参考时,水平姿态角相对偏差小于0.001°(RMS),航向角相对偏差不大于0.07°(RMS),可满足粗对准工程应用的快速性和精度要求。     

Adaptive control of anti-aircraft missile launcher mounted on a mobile base

This paper presents the problem of control of anti-aircraft missile launcher mounted on a moving carrier-vehicle. Direct excitations on the vehicle from the road cause adverse vibrations of the launcher. In order to increase the precision of the guiding system in the conditions of self-propelled movement of the setup on a bumpy road, the adaptive control algorithm was proposed. Some research results of computer simulation are presented in a graphical form.     

舰载导弹中的平台惯导系统在动基座上的初始对准

本文论述了在子平台粗对准后，利用载体姿态角度差传递对准法，精确估计子平台的姿态误差角、目标方位误差角和漂移率。载体姿态角度差传递对准法解决了子平台对准中的多个未知数的求解问题，并可自动消除载体姿态角传感器误差对其估计的影响。     

一个有趣的力学实验

介绍一种由矿泉水瓶制作奇异转动的力学实验, 用两个互相垂直的简谐振动的合成来解释其转动的原理, 制作模型并进行验证, 得出木棒摩擦矿泉水瓶时, 瓶盖上的叶片同时参与了两个不同方向的振动, 这两个振动合成的结果使得瓶盖上的叶片发生转动的结论.     

综合设计大实验教学模式的探索与实践

 在以综合设计型大实验为主的材料力学提高教学模式中，将科研课成果转化 为实验教学资源，采用完全开放式方法，引导学生自行设计具有明确工程背景的实验，加强 工程概念及工程意识的同时，全面考察并提升了学生的综合应用能力, 包括多学 科的知识学习与运用, 培养了科学思维方式及创新精神. 通过实验论文及考试方法等系列改革， 兼顾``大众教育'与``精英教育'，保证全体学生受益. 文中还列举了几个学生自行设计的 创新实验.     

科学实验与力学——————力学史杂谈之十六

 讨论了实验与力学发展的关系. 并且引述了力学发展早期的一些著名实验.     

The oblique-plate impact experiment

An experimental method is presented for the study of one-dimensional plane waves corresponding to combined pressure and shear. The experiment involves the impact of two skewed flat plates. A projectile plate is accelerated using a gas gun and made to impact a target plate in a vacuum chamber. The projectile and target plates are parallel, but inclined relative to the axis of the gun so that the particle velocity in the target has components both normal and parallel to the plane of impact. The particle velocity at the target rear (free) surface is recorded as a function of time. The normal velocity component is monitored using a laser velocity interferometer; the transverse motion is monitored using a shadow technique. The measured wave profiles can be compared to theoretical predictions based on one-dimensional-wave theory.     

Aeroheating CFD analysis of missile slots

This paper develops a hypersonic aerothermal simulation method for missile slot flow. The finite volume method of structure grid solver is developed for solving Euler and Navier-Stokes equations. The solver includes Park's two temperature model and the air multi-species reaction model. The second-order accuracy TVD numerical method was deduced to compute the hypersonic aeroheating which improves the computational efficiency. Computational results are given to show the high accuracy comparing to the existing experimental data.     

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介绍了燃气作动筒气动模拟加载装置设计思路和原理,并阐述了利用斜面上升法进 行模拟加载装置设计的计算方法. 实践应用表明气动模拟加载装置方案基本能够真实、等效 的模拟弹翼气动载荷,利用该装置大大地缩短研制周期、节省研制经费,可以进行推广应用.     

战术导弹惯性制导中的两种姿态角及其相互关系

根据对导弹惯性制导系统中惯性导航和导弹控制两部分的分析 ,提出了存在两种姿态参考基准的问题 ,并讨论了两种姿态角的相互关系     

一种适用于旋转弹单通道控制的硅微机械陀螺仪

单通道控制是一种简单实用的旋转弹控制方式。通过控制旋转弹的舵面偏转方向,可减小弹体受横向角速率的影响,提高旋转弹的命中率。针对单通道控制方式,提出了一种可用于提供控制信号的硅微机械陀螺仪。陀螺仪无驱动部分,体积小,结构简单。其输出的正弦调幅信号的频率与旋转弹自旋频率相等,幅值与输入横向角速率呈线性关系。通过对陀螺仪输出信号进行线性化处理,可得到用于控制旋转弹舵面换相的等幅不等宽脉冲调宽信号。通过舵面在弹体自旋一周内的四次换相,可同时完成对导弹俯仰和偏航两个方向的控制。