伞降弹药的动力学仿真及可视化技术研究

发布时间：2020-10-11 21:57

　　 伞降技术在兵器工业领域的应用十分广泛,常常被用于炸弹等进攻性武器和服务性武器的空中减速,确保预定的弹道,增加滞空时长和退曳高度,增大入土或入水角度,保证空投装备实现预定作战效能等。本课题以国外某型伞降子母弹为对象研究伞降弹药的外弹道过程仿真及可视化,因此重点研究的内容是外弹道部分弹体的运动姿态,对其外弹道过程进行动力学建模和仿真,根据仿真结果建立伞弹的外弹道过程可视化系统,完成对弹道仿真的可视化。首先,建立各个运动阶段的动力学模型,研究伞降弹药在各阶段的受力状况并进行运动过程分析,建立各段的运动方程,并对其运动过程进行分析。其次,运用Matlab/Simulink工程计算软件进行分析计算,得到弹体飞行过程中的弹道参数以及准确的弹道曲线,利用Simulink模块进行弹道的建模和仿真,并根据给定原始数据验证仿真模型是否可靠。最后,基于Simulink与Flightgear技术建立弹体在不同运动阶段的三维仿真模型及虚拟现实环境,实现对虚拟场景的数据交互传递,完成外弹道虚拟现实运动仿真模型的建立,实现弹体外弹道运动姿态的可视化。本课题属于伞降武器研究领域里的一小部分。课题基于MATLAB软件,通过对伞降武器的外弹道运动进行建模和可视化虚拟现实仿真,在设计此类伞降武器系统时,可降低大量实验所需的精力和时间,通过仿真评估方案可行性可优缺点,可快速查找出错的细节,并通过调整和修改参数达到优化方案的目的,而且还可用来分析和研究已有同类伞降武器的性能。
【学位单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TJ410
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题的研究意义和背景
        1.1.1 伞降武器技术概述
        1.1.2 国内外伞降武器研究现状
    1.2 可视化仿真技术概述
        1.2.1 可视化仿真技术介绍
        1.2.2 基于Flightgear可视化技术应用现状
    1.3 本文所做的工作及意义
2 伞弹系统外弹道运动过程及动力学分析
    2.1 母弹飞行阶段运动分析
        2.1.1 坐标系的定义及转换
        2.1.2 作用在母弹上的力
        2.1.3 母弹运动方程
    2.2 子母弹抛撒段运动分析
        2.2.1 抛撒段运动过程
        2.2.2 抛撒段动力学分析
    2.3 降落伞拉直充气阶段运动分析
        2.3.1 坐标系定义与转换
        2.3.2 拉直段运动过程及受力分析
        2.3.3 充气段运动过程及受力分析
    2.4 稳定下落阶段运动分析
        2.4.1 坐标系定义与转换
        2.4.2 稳定段运动过程及受力分析
        2.4.3 稳定段系统运动方程
    2.5 本章小结
3 基于Simulink的仿真模型的建立
    3.1 Simulink仿真平台介绍
    3.2 Simulink模块介绍及操作方法
    3.3 外弹道各阶段Simulink模型的建立
        3.3.1 母弹飞行段弹道模型的建立
        3.3.2 开伞段弹道模型的建立
        3.3.3 稳定降落段弹道模型的建立
    3.4 本章小结
4 Flightgear及可视化关键技术研究
    4.1 可视化总体结构设计
    4.2 Flightgear介绍及特点
    4.3 可视化模型的建立和载入
        4.3.1 三维几何模型的建立
        4.3.2 几何模型的载入和配置
        4.3.3 场景设计
    4.4 可视化关键技术研究
        4.4.1 基于Matlab/Simulink与Flightgear的联合仿真
        4.4.2 Flightgear应用接口介绍
        4.4.3 Flightgear作为显示终端的接口协议介绍
    4.5 本章小结
5 可视化仿真系统的集成和数据转换
    5.1 外弹道仿真系统设计
        5.1.1 外弹道仿真系统模块
        5.1.2 相关模型驱动设置
        5.1.3 数据转换模块设计
        5.1.4 HUD平显技术介绍及应用
    5.2 建立各阶段可视化仿真系统
        5.2.1 母弹飞行段可视化系统
        5.2.2 子弹稳降段可视化系统
    5.3 本章小结
6 可视化结果及分析
7 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢

【参考文献】

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本文编号：2837168