通過對彈體運動坐標系與靶板固定坐標系關(guān)系的分析,推導(dǎo)出彈體引信內(nèi)三軸加速度傳感器實測過載的彈體姿態(tài)計算公式。采用LS-DYNA有限元分析軟件對彈體高速侵徹多層金屬靶板進行了仿真分析,得到了彈體引信的實時過載數(shù)據(jù)及彈體姿態(tài)變化情況。基于仿真獲得的過載數(shù)據(jù),利用本文推導(dǎo)的理論公式對彈體姿態(tài)變化進行了計算,并將理論計算結(jié)果與仿真結(jié)果進行了對比分析,結(jié)果顯示姿態(tài)角誤差在0°到5°之間,驗證了該方法的有效性。 

【文章來源】：兵器裝備工程學報. 2020,41(08)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

彈體運動坐標系與靶板固定坐標系

采用有限元動力學軟件LS-DYNA對彈體斜侵徹多層加筋鋼靶板進行數(shù)值仿真，彈體采用各向同性彈塑性模型(*MAT＿PLASTIC＿KINEMATIC)，靶體采用Johnson-Cook材料模型(*MAT＿JOHNOSN＿COOK)以及Gruneisen狀態(tài)方程(*EOS＿GRUNEISEN)，彈體和靶板分別為G50鋼和922A(10CrNi2MoCu)鋼，材料參數(shù)分別見表1、表2。彈體為?400 mm×1 300 mm的截卵型彈體，頭部長560 mm，卵型半徑為1 000 mm，靶板為含T型加強筋的均質(zhì)靶板，彈體初始速度為1 200 m/s，計算時間步長為10μs。通過數(shù)值仿真可以得到三軸加速度傳感器在靶板固定坐標系下的軸向加速度以及徑向加速度，如圖2所示。由仿真得到的三軸加速度傳感器的過載信息推得實測過載信息前，首先需要對坐標系進行變換。一個點P在靶板固定坐標系下的坐標為P(x,y,z)，經(jīng)坐標變換后在彈體運動坐標系下的坐標為P"(x",y",z")，坐標變換過程中平移量為，繞x軸旋轉(zhuǎn)角為α，繞y軸旋轉(zhuǎn)角為β，繞z軸旋轉(zhuǎn)角為γ，示意圖如圖3所示。

由仿真得到的三軸加速度傳感器的過載信息推得實測過載信息前，首先需要對坐標系進行變換。一個點P在靶板固定坐標系下的坐標為P(x,y,z)，經(jīng)坐標變換后在彈體運動坐標系下的坐標為P"(x",y",z")，坐標變換過程中平移量為，繞x軸旋轉(zhuǎn)角為α，繞y軸旋轉(zhuǎn)角為β，繞z軸旋轉(zhuǎn)角為γ，示意圖如圖3所示。式中:矩陣A為空間固定坐標系到彈體運動坐標系的變換矩陣。將仿真數(shù)據(jù)代入坐標系變換公式得到新的實測過載，如圖4所示。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]彈藥發(fā)展對引信技術(shù)的需求與推動[J]. 張合.  兵器裝備工程學報. 2018(03)
[2]基于磁強計和MEMS陀螺的彈箭姿態(tài)探測系統(tǒng)[J]. 杜燁,馮順山,苑大威,方晶,鄭奕.  北京理工大學學報. 2014(12)
[3]基于三軸加速度傳感器的彈體侵徹軌跡的實時計算[J]. 張建新,梁宛玉.  測試技術(shù)學報. 2014(01)
[4]彈體高速侵徹混凝土的效應(yīng)實驗[J]. 何翔,徐翔云,孫桂娟,沈俊,楊建超,金棟梁.  爆炸與沖擊. 2010(01)
[5]侵徹彈對建筑物目標的毀傷仿真研究[J]. 張莉英,付宏鴿,鄭廣花.  戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈技術(shù). 2010(01)
[6]彈體斜侵徹混凝土過程中的方向偏轉(zhuǎn)[J]. 呂中杰,徐鈺巍,黃風雷.  兵工學報. 2009(S2)
[7]彈體攻角侵徹混凝土數(shù)值模擬[J]. 馬愛娥,黃風雷,初哲,李金柱.  爆炸與沖擊. 2008(01)
[8]地磁陀螺組合彈藥姿態(tài)探測技術(shù)研究[J]. 曹紅松,馮順山,趙捍東,金俊.  彈箭與制導(dǎo)學報. 2006(03)
[9]高速碰撞中攻角對動能彈侵徹多層間隔靶能力的影響[J]. 周翔,龍源,岳小兵.  彈道學報. 2004(04)



本文編號：3349542