《基於同倫分析法的雙旋穩定彈非線性彈道特性研究》是依託南京理工大學，由常思江擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於同倫分析法的雙旋穩定彈非線性彈道特性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：常思江
- 依託單位：南京理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
為發展具有精確打擊能力的旋轉穩定彈，將全彈設計成前、後體兩部分並以不同轉速繞彈體縱軸旋轉，可有效克服彈體高速自旋（轉速可達上萬轉每分鐘）對彈道探測和執行機構動作造成的困難。本項目以這類具有雙旋結構的旋轉穩定彈為研究對象，擬採用解析方法對其非線性運動特性開展深入研究。考慮雙旋穩定彈在差動自旋及受控條件下的運動狀態，利用外彈道學理論建立精確的非線性角運動模型；引入對強非線性問題具有較大收斂區域和較快收斂速度的同倫分析方法，套用該解析方法求取雙旋穩定彈攻角回響的有效級數解；考慮氣動力係數的非線性項，建立雙旋穩定彈丸的非線性質心偏移運動模型，利用同倫分析方法獲取質心運動回響的有效級數解；通過分析雙旋穩定彈非線性攻角運動方程、非線性質心偏移運動方程的解析解，深入分析該類旋轉穩定彈的運動特性，從而建立飛行穩定性判據。研究結果將為工程套用提供理論依據，並推動彈丸非線性運動理論的發展。
結題摘要
本項目按照研究計畫，圍繞雙旋穩定彈的非線性彈道特性開展了深入研究，完成了動力學建模與數值分析、非線性角運動建模與簡化、角運動模型的解析求解、有控條件下質心偏移運動建模與求解、非線性運動特性分析及穩定性判據等工作。取得的主要研究進展為： 1、剛體動力學、非線性角運動建模及穩定性理論分析 建立的動力學模型是非線性彈道運動特性研究的基礎，後續研究均以該模型及其簡化形式為依據。角運動穩定性理論分析具有一般性的意義，對彈箭飛行理論、結構設計及試驗現象分析等具有一定的套用價值。 2、鴨舵控制力與重力作用下的質心偏移運動回響研究 擴展了國外關於旋轉穩定彈在控制作用下動力學回響的研究結論，明確了鴨舵控制力與重力耦合作用下彈體質心偏移運動回響與控制力的相位關係，給出了確定相位差符號及大小的計算公式，對有控旋轉穩定彈的控制方案與控制策略設計具有重要的意義。 3、鴨舵控制力作用下的彈體攻角強迫運動特性研究 這是對前體鴨舵周期性干擾所引起的強迫運動、大攻角下可能出現的轉速閉鎖問題的機理性探究，明確了共振條件及其影響因素，給出了發生轉速閉鎖的穩定方位角及臨界攻角表達式，所得結果有助於深入理解該彈的動力學特性，同時也可指導該類彈箭的參數設計。 4、非線性氣動力矩作用下前體轉速與攻角雙重閉鎖問題研究 擴展了國外關於旋轉彈箭轉速與攻角雙重閉鎖問題的研究成果，通過對非線性彈道模型的深入研究，在不同條件下得到了轉速-攻角閉鎖力學模型的解析解，提出了一個關於轉速-攻角閉鎖問題的最佳化設計模型，利用這個模型可有效實現彈箭的氣動參數最佳化。 5、強非線性氣動條件下攻角周期運動與極限環運動的同倫級數解 利用同倫分析法首次在五次方靜力矩條件下獲得了攻角周期運動的純解析解，進而研究了攻角平面內彈體擺動特性與極限環運動特性。為後續開展不同條件下的非線性彈道特性研究提供了思路和工具，也為同倫分析法在彈箭非線性運動理論研究方面的套用提供了基礎。
