MEMS器件的質(zhì)量輕、體積小和功耗低等優(yōu)點可以很好的滿足航空飛行器的需求。將MEMS微制動器組合成陣列形式，構(gòu)成自適應(yīng)結(jié)構(gòu)控制飛行器氣動性能已成為MEMS研究在航空領(lǐng)域的主要發(fā)展方向之一，為流動控制開辟了一條新思路。 首先，本文以MEMS微制動器陣列實現(xiàn)彈丸修正控制為目標(biāo)，根據(jù)微氣泡制動器的工作原理，選用了符合需求的硅酮橡膠作為微氣泡制動器氣泡外殼材料，給出了微氣泡制動器的結(jié)構(gòu)尺寸和加工工藝的設(shè)計結(jié)果，設(shè)計了微氣泡制動器在彈體頭錐內(nèi)的集成結(jié)構(gòu)。 在此基礎(chǔ)上，通過理論計算和數(shù)值仿真對微氣泡薄膜在充氣狀態(tài)下的變形位移進(jìn)行分析，得出了輸入壓力和薄膜幾何外形與薄膜變形位移之間的關(guān)系。 然后，根據(jù)空氣動力學(xué)原理，對微氣泡制動器陣列作用下的彈丸進(jìn)行了有限元建模和CFD仿真分析，得出了不同微氣泡陣列排布下彈丸的氣動力特性，借此實現(xiàn)了微致動器幾何參數(shù)及其陣列排布的優(yōu)化設(shè)計。 最后，為了驗證微氣泡陣列對彈丸操控能力和控制方案的可行性，本文根據(jù)六自由度理論建立了控制彈丸的彈道方程，結(jié)合氣動特性結(jié)果，采用四階龍格庫塔算法計算了控制彈的外彈道參數(shù)，以及微致動器不同起控時間與修正量的關(guān)系。判定了彈丸在微氣泡陣列...

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 微型機(jī)電系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r
    1.2 基于 MEMS 的微制動器
    1.3 微制動器在流動控制中的應(yīng)用
    1.4 論文研究內(nèi)容及意義
第2章 微制動器陣列設(shè)計及仿真
    2.1 工作原理
    2.2 微氣泡制動器陣列設(shè)計
        2.2.1 微氣泡薄膜材料
        2.2.2 制動器結(jié)構(gòu)尺寸
        2.2.3 工藝流程
        2.2.4 微型氣泡制動器在頭錐上的集成
    2.3 微氣泡制動器機(jī)械測試
        2.3.1 理論計算
        2.3.2 數(shù)值仿真
    2.4 本章小結(jié)
第3章 彈丸繞流流場數(shù)值模擬分析
    3.1 數(shù)值模擬方法
    3.2 Fluent 軟件簡介
    3.3 流體力學(xué)基本方程
    3.4 彈道修正彈氣動模型建立
        3.4.1 彈丸的三維實體模型
        3.4.2 物理模型網(wǎng)格的劃分
        3.4.3 基于 Fluent 的計算方法
        3.4.4 仿真分析條件
    3.5 制動彈繞流流場數(shù)值模擬
        3.5.1 超音速模擬對比
        3.5.2 跨音速模擬對比
        3.5.3 亞音速模擬對比
    3.6 本章小結(jié)
第4章 制動彈丸的氣動布局分析
    4.1 不同氣泡結(jié)構(gòu)對阻力系數(shù)影響的分析
        4.1.1 不同氣泡長度時，阻力系數(shù)變化
        4.1.2 不同氣泡寬度時，阻力系數(shù)變化
        4.1.3 不同氣泡高度時，阻力系數(shù)變化
        4.1.4 不同氣泡數(shù)量時，阻力系數(shù)變化
        4.1.5 不同攻角和馬赫數(shù)時，阻力系數(shù)變化
    4.2 不同氣泡結(jié)構(gòu)對升力系數(shù)影響的分析
        4.2.1 不同氣泡長度時，升力系數(shù)變化
        4.2.2 不同氣泡寬度時，升力系數(shù)變化
        4.2.3 不同氣泡高度時，升力系數(shù)變化
    4.3 本章小結(jié)
第5章 彈丸剛體彈道方程建立
    5.1 坐標(biāo)系及坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換
        5.1.1 坐標(biāo)系
        5.1.2 各坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換關(guān)系
    5.2 彈丸所受的力及力矩
        5.2.1 有風(fēng)時彈丸受空氣動力
        5.2.2 有風(fēng)時彈丸的空氣動力矩
    5.3 彈丸彈道方程組
        5.3.1 彈道坐標(biāo)系上的彈丸質(zhì)心運動方程
        5.3.2 彈軸坐標(biāo)系上彈丸繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動的動量矩方程
        5.3.3 彈道方程
        5.3.4 修正彈修正能力計算
    5.4 本章小結(jié)
第6章 彈丸的飛行穩(wěn)定性
    6.1 彈丸飛行穩(wěn)定性的基本概念
    6.2 彈丸飛行穩(wěn)定性分析
        6.2.1 陀螺穩(wěn)定性分析
        6.2.2 動態(tài)穩(wěn)定性分析
        6.2.3 追隨穩(wěn)定性分析
    6.3 彈丸飛行穩(wěn)定性判定
        6.3.1 陀螺穩(wěn)定性判定
        6.3.2 動態(tài)穩(wěn)定性判定
        6.3.3 追隨穩(wěn)定性判定
    6.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和獲得的科研成果
致謝



本文編號：3759092