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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CAD 219

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