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导弹控制力/气动力/弹体弹性振动耦合作用分析

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导弹控制力/气动力/弹体弹性振动耦合作用分析

作者：柴方茂哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

本论文研究了大长细比、轴对称导弹在气动力、控制力和弹体弹性振动联合作用下的耦合动力学问题,分析了柔性变形对弹体运动参数的影响。在科技高速发展的今天,随着导弹的射程、杀伤力和精度的提高,导弹的有效载荷越来越大,这就促使了导... 详细信息

本论文研究了大长细比、轴对称导弹在气动力、控制力和弹体弹性振动联合作用下的耦合动力学问题,分析了柔性变形对弹体运动参数的影响。在科技高速发展的今天,随着导弹的射程、杀伤力和精度的提高,导弹的有效载荷越来越大,这就促使了导弹的长细比的增大和弹体柔性的增加。因此弹体弹性振动和气动力、控制力的耦合作用对弹体运动参数的影响已经不容忽视,本文以此为出发点,做了如下的研究:首先,研究了刚性导弹的动力学问题,将控制力施加在导弹的头部,利用刚体动力学理论,建立了导弹弹体在控制力和气动力耦合作用下的动力学模型;然后,针对具有较大长细比的导弹弹体,将其视为柔性体,根据铁木辛柯梁弯曲理论,充分考虑气动力、控制力和弹体弹性振动的耦合作用,建立弹体的柔性振动模型,并进一步建立了柔性导弹弹体在控制力、气动力和弹体弹性振动耦合作用下的动力学模型;最后,分别建立了刚性导弹的动力学仿真模型和柔性导弹的动力学仿真模型,通过仿真及对比实验发现,弹体的柔性变形使弹体运动参数的精度产生很大的误差,其中对攻角和侧滑角产生误差最大,弹体的长细比和弹体的初速度也会使弹体运动参数的精度降低。并在以上研究的基础上,给出了导弹设计和计算的建议。

关键词：导弹建模柔性变形气动力

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离轴空间遥感器主支撑结构设计

光学精密工程 2012年第6期20卷 1257-1264页

作者：辛宏伟关英俊柴方茂中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 长春工业大学机电工程学院吉林长春130012

长焦距离轴三反(TMA)空间光学遥感器各光学元件的位置精度和动态稳定性与其主支撑结构相关,因此,本文研究了遥感器主支撑结构设计方案。对比分析了主支撑结构的常用形式,确定了桁架结构方案,并对其进行了材料选择和连接工艺分析。推导... 详细信息

长焦距离轴三反(TMA)空间光学遥感器各光学元件的位置精度和动态稳定性与其主支撑结构相关,因此,本文研究了遥感器主支撑结构设计方案。对比分析了主支撑结构的常用形式,确定了桁架结构方案,并对其进行了材料选择和连接工艺分析。推导了三杆结构(桁架基本单元)的一阶频率解析式,并确定了其最佳形式。在初始设计的基础上,利用灵敏度分析和参数优化设计方法得到了一种24杆式主支撑结构。作为验证,对该支撑结构进行了静态翻转和动力学试验。试验结果表明,主支撑由竖直状态翻转到水平状态后,前端倾角变化小于10″,一阶固有频率为55Hz,振动试验中支杆最大应力为135MPa,满足各项设计指标要求。

关键词：空间遥感器离轴三反遥感器主支撑结构桁架结构优化设计

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静止轨道光学遥感器的滤光轮机构

光学精密工程 2015年第12期23卷 3357-3363页

作者：鲍赫李志来柴方茂杨会生中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

为实现静止轨道空间光学遥感器的多谱段成像,研究了光学系统特定谱段的多光谱成像的方法。对两种滤光模式进行了对比,选择透射式滤光方案进行不同谱段光线的切换。结合本项目光学系统的特点,确定了在光学系统中光线集中度较高的焦平面... 详细信息

为实现静止轨道空间光学遥感器的多谱段成像,研究了光学系统特定谱段的多光谱成像的方法。对两种滤光模式进行了对比,选择透射式滤光方案进行不同谱段光线的切换。结合本项目光学系统的特点,确定了在光学系统中光线集中度较高的焦平面附近设置滤光轮机构的方案。通过对多种转动机构特点的比较,设计了一种基于正五棱锥台基座的新型滤光轮机构,该机构由滤光轮组件和滤光轮驱动机构两部分组成。介绍了滤光轮机构的组成和工作原理,最后,在环境模拟试验前后对滤光轮机构进行了综合性能测试。测试结果表明:该机构具有结构强度高、结构紧凑、精度高、稳定可靠等特点。试验前后滤光片面形精度RMS值均优于λ/30,机构转动精度优于25″,机构自锁性能良好,满足复杂空间环境下光学遥感器多谱段成像的要求。

关键词：静止轨道光学遥感器滤光片滤光轮机构正五棱锥台

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离轴TMA航天测绘相机离焦补偿机构设计

光电工程 2015年第9期42卷 60-65页

作者：柴方茂樊延超辛宏伟鲍赫李志来中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033

为了弥补离焦产生的影响,本文从离轴TMA航天测绘相机的工程实际出发,提出了一种基于滚珠丝杠及连杆的离焦补偿机构,分析了机构的设计需求,确定了机构的调节位置,对机构进行了结构设计、精度设计可靠性分析以及性能检测。机构的X轴晃动为... 详细信息

为了弥补离焦产生的影响,本文从离轴TMA航天测绘相机的工程实际出发,提出了一种基于滚珠丝杠及连杆的离焦补偿机构,分析了机构的设计需求,确定了机构的调节位置,对机构进行了结构设计、精度设计可靠性分析以及性能检测。机构的X轴晃动为±2.7″,Y轴晃动为±3.3″,曲线拟合残差小于2μm,抽检最大误差为5μm,机构具备良好的自锁性能。性能检测结果表明该机构综合性能良好,适合在离轴TMA航天测绘相机中使用。

关键词：航天相机离轴TMA 离焦补偿机构检测

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大口径光学遥感器主反射镜轻量化方案设计

光电工程 2012年第8期39卷 123-128,134页

作者：樊延超柴方茂李志来杨会生中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033

合理的轻量化结构设计是降低大口径反射镜重量的实际而有效的方法,同时可以有效减少自重等对反射镜面形精度的影响。本文以口径为Φ1200mm主镜为研究对象,采用有限元分析作为研究手段,根据等刚度原则,结合实际工艺情况,设计了两种结构... 详细信息

合理的轻量化结构设计是降低大口径反射镜重量的实际而有效的方法,同时可以有效减少自重等对反射镜面形精度的影响。本文以口径为Φ1200mm主镜为研究对象,采用有限元分析作为研究手段,根据等刚度原则,结合实际工艺情况,设计了两种结构形式的主镜轻量化方案。根据有限元分析结果,确定基于反应烧结碳化硅(RB-SiC)工艺、背部半封闭结构、锥形后表面、采用扇形轻量化孔形式的结构方案为首选方案,并成功研制出了反射镜镜坯。

关键词：大口径反射镜反应烧结碳化硅轻量化设计有限元分析

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离轴三反空间相机调焦机构设计

光学精密工程 2013年第4期21卷 948-954页

作者：杨会生张银鹤柴方茂徐宏李志来关英俊中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 长春工业大学机电工程学院吉林长春130012

空间相机受所处复杂运载环境(冲击、振动、过载)和空间运行环境(压力、温度、微重力)的影响易产生焦平面偏移。为提高成像质量,本文设计了一种利用丝杠螺母变向、直线导轨导向、倾斜导轨驱动且适用于反射式光学系统的新型高精度调焦机... 详细信息

空间相机受所处复杂运载环境(冲击、振动、过载)和空间运行环境(压力、温度、微重力)的影响易产生焦平面偏移。为提高成像质量,本文设计了一种利用丝杠螺母变向、直线导轨导向、倾斜导轨驱动且适用于反射式光学系统的新型高精度调焦机构来修正离焦量。该设计采用防冷焊措施、预压消间隙措施和双重防卡死设计,有效地提高了结构强度、刚度和可靠性,从而保证了调焦精度。介绍了其结构和工作原理,描述了相应的可靠性设计措施,最后通过精度检测试验对调焦机构进行了综合性能测试。试验结果表明:该调焦机构具备良好的自锁特性,其直线运动精度优于±2μm,重复定位精度优于±1μm;调焦行程范围内调焦反射镜摆角精度绕X轴和Y轴方向均优于±3.5″,满足用户提出的精度要求。

关键词：斜面驱动调焦机构离轴三反系统空间相机

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导弹耦合作用研究

导弹耦合作用研究

第八届全国动力学与控制学术会议

作者：柴方茂方勃哈尔滨工业大学航天学院

本文提出了轴对称导弹弹体在复杂条件作用下的动力学模型的建立方法,并对导弹弹体的振动特性及柔性变形对弹道的影响进行了研究。首先,依据传统的导弹飞行力学理论,分别提出了控制力、气动力耦合作用下的刚性导弹弹体动力学模型的建立... 详细信息

本文提出了轴对称导弹弹体在复杂条件作用下的动力学模型的建立方法,并对导弹弹体的振动特性及柔性变形对弹道的影响进行了研究。首先,依据传统的导弹飞行力学理论,分别提出了控制力、气动力耦合作用下的刚性导弹弹体动力学模型的建立方法和柔性导弹弹体动力学模型的建立方法;然后,在铁木辛柯梁弯曲理论的基础上,推导出控制力、气动力和自身的弹性振动耦合作用条件下的柔性弹体变形方程;最后根据上述模型,分析了柔性变形对弹道参数的影响。

关键词：导弹动力学模型柔性变形弹道参数

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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螺钉防松胶对反射镜面形影响的研究与试验

红外技术 2015年第5期37卷 392-397页

作者：樊延超柴方茂李志来董得义徐宏中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

反射镜组件作为空间相机的重要组件,在进行组件装配时,不但要保证其联接结构具有足够的联接预紧力以抵御动载荷或工作温度变化带来的影响,还要准确控制拧紧力矩避免对镜面面形造成较大的影响。以某空间相机的主镜组件为例,对螺钉防松的... 详细信息

反射镜组件作为空间相机的重要组件,在进行组件装配时,不但要保证其联接结构具有足够的联接预紧力以抵御动载荷或工作温度变化带来的影响,还要准确控制拧紧力矩避免对镜面面形造成较大的影响。以某空间相机的主镜组件为例,对螺钉防松的工作机理、采用防松粘接剂情况下的实际紧固力矩计算、对反射镜镜面的影响等方面进行了分析计算,并进行了试验验证。分析及试验结果表明,不同的螺钉防松胶对拧紧力矩、预紧力及反射镜面形造成较大的影响,其中,与不使用防松胶相比,硅橡胶(GD-414)和厌氧胶(J-222)对镜面面形的影响分别增加了31.9%和74%。在使用螺钉防松胶进行防松处理时,应根据不同防松胶的具体特性,调整螺钉拧紧力矩,在联接环节具有较高可靠性的同时,降低其对反射镜面形的影响。

关键词：螺钉防松胶空间相机反射镜组件镜面面形拧紧力矩预紧力

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焦面二维精密调整机构研究

光电工程 2014年第1期41卷 6-11页

作者：柴方茂樊延超辛宏伟杨会生鲍赫李志来中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033

针对大口径、长焦距的高分辨力空间光学遥感器对调焦和调偏流的要求,本文基于高刚度、高强度滚珠花键结构和高精度滚珠丝杠结构,提出了一种焦面二维精密调整机构,能够实现调焦和调偏流目的。焦面二维精密调整机构结构紧凑,占用空间小,... 详细信息

针对大口径、长焦距的高分辨力空间光学遥感器对调焦和调偏流的要求,本文基于高刚度、高强度滚珠花键结构和高精度滚珠丝杠结构,提出了一种焦面二维精密调整机构,能够实现调焦和调偏流目的。焦面二维精密调整机构结构紧凑,占用空间小,质量轻,并具有足够的强度、刚度、良好的自锁性能及抗冷焊性能。机构的质量为5.5 kg,调焦范围为±2 mm,调焦分辨力为0.17μm,调偏流范围为±5°,调偏流分辨力优于0.000 2″,对机构进行精度检测,各项参数均满足指标要求,适合在大口径、长焦距的高分辨力空间光学遥感器空间光学遥感器中使用。

关键词：空间光学遥感器焦面二维调整机构调焦调偏流