[發(fā)明專利]基于摩擦等效和正交實驗的可調(diào)尾噴管靈活性仿真方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611065487.7
• 申請日: 2016-11-28
• 公開（公告）號: CN106599401B
• 公開（公告）日: 2020-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周愷;白艷琨;廖日東;唐于暉;周垚
• 申請（專利權(quán)）人: 北京動力機(jī)械研究所
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06T17/00
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 李愛英;仇蕾安

本發(fā)明公開一種基于摩擦等效和正交實驗的可調(diào)尾噴管靈活性仿真方法，一、對可調(diào)尾噴管零部件進(jìn)行三維建模和裝配；二、在三維裝配模型的基礎(chǔ)上，利用動力學(xué)原理建立與可調(diào)尾噴管實際運動相符的約束關(guān)系；三、采用正交實驗法獲得優(yōu)化參數(shù)，確定較為準(zhǔn)確的動力學(xué)模型；四、通過可調(diào)尾噴管模型的尺寸公差建立最小極限尺寸、基本尺寸和最大極限尺寸有限元模型，進(jìn)行有限元數(shù)值計算，獲得不同尺寸條件下接觸力的變化情況，分析尺寸偏差對同步環(huán)推力及尾噴管靈活性的影響；利用建立的滑動摩擦系數(shù)公式，選取三種不同的表面粗糙度對最小極限尺寸、基本尺寸和最大極限尺寸的動力學(xué)模型分別進(jìn)行動作響應(yīng)計算，分析表面加工精度對動作響應(yīng)的影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于先進(jìn)制造技術(shù)的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于摩擦等效和正交實驗的可調(diào)尾噴管靈活性仿真方法。

背景技術(shù)

尾噴管作為導(dǎo)彈推進(jìn)系統(tǒng)的關(guān)鍵零部件，其主要功能是使燃?xì)馀蛎洠a(chǎn)生導(dǎo)彈的飛行推力。可調(diào)尾噴管為多零件組合裝配結(jié)構(gòu)，其運動靈活性決定了擴(kuò)張和收縮的響應(yīng)時間，進(jìn)而影響導(dǎo)彈的機(jī)動性能。由此可見，尾噴管動作靈活性對導(dǎo)彈的作戰(zhàn)性能影響是至關(guān)重要的，為了能夠保證可調(diào)尾噴管的靈活可靠性，有必要對影響可調(diào)尾噴管靈活性的因素進(jìn)行分析研究。

尾噴管在空中的動作響應(yīng)是由氣體壓力差產(chǎn)生的，在生產(chǎn)過程中無法進(jìn)行地面試驗?zāi)M，僅能對裝配好的尾噴管進(jìn)行推力測試。由于缺少理論指導(dǎo)和經(jīng)驗依據(jù)，無法通過尾噴管推力測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確評估其靈活性。即使發(fā)現(xiàn)尾噴管未能達(dá)到靈活性要求，也不能快速對存在的問題進(jìn)行定位、調(diào)試和改進(jìn)。因此，急需建立尾噴管運動仿真模型，分析尾噴管靈活性影響因素，探究其影響規(guī)律，在研制階段能夠利用尾噴管推力預(yù)測其靈活性。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于摩擦等效和正交實驗的可調(diào)尾噴管靈活性仿真方法，能夠在滿足動作響應(yīng)時間的前提下，對尾噴管進(jìn)行靈活評估，獲得可調(diào)式尾噴管同步環(huán)推力的取值范圍，為地面測試提供檢驗依據(jù)。同時對影響尾噴管靈活性的因素，如尺寸設(shè)計公差、制造誤差及裝配誤差等，進(jìn)行規(guī)律性研究，分析其對同步環(huán)推力的影響規(guī)律，為尾噴管的設(shè)計制造及調(diào)試提供了理論性指導(dǎo)。

實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

步驟一、對可調(diào)尾噴管零部件進(jìn)行三維建模和裝配；

步驟二、在三維裝配模型的基礎(chǔ)上，利用動力學(xué)原理建立與可調(diào)尾噴管實際運動相符的約束關(guān)系；

步驟2.1、建立可調(diào)尾噴管擴(kuò)張運動過程等效阻力矩公式；

步驟2.2、建立可調(diào)尾噴管收縮運動過程等效阻力矩公式；

步驟2.3、建立可調(diào)尾噴管滑動摩擦系數(shù)公式；

步驟三、采用正交實驗法獲得優(yōu)化參數(shù)，確定較為準(zhǔn)確的動力學(xué)模型；

步驟四、通過可調(diào)尾噴管模型的尺寸公差建立最小極限尺寸、基本尺寸和最大極限尺寸有限元模型，進(jìn)行有限元數(shù)值計算，獲得不同尺寸條件下接觸力的變化情況，分析尺寸偏差對同步環(huán)推力及可調(diào)尾噴管靈活性的影響；

利用建立的滑動摩擦系數(shù)公式，選取三種不同的表面粗糙度對最小極限尺寸、基本尺寸和最大極限尺寸的動力學(xué)模型分別進(jìn)行動作響應(yīng)計算，分析表面加工精度對可調(diào)尾噴管動作響應(yīng)的影響。

有益效果：

尺寸公差和表面粗糙度與同步環(huán)實測推力關(guān)系的建立具有重大意義，該方法的建立使得可調(diào)尾噴管在制造環(huán)節(jié)就看預(yù)測同步環(huán)的推力，并評估其靈活性。尾噴管動作響應(yīng)預(yù)測將設(shè)計、制造、測試環(huán)節(jié)中的影響因素進(jìn)行了閉環(huán)考慮，建立了完整的尾噴管仿真模型，該方法的運用具有較好的推廣價值，能夠用于其它產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)。

1.本發(fā)明建立了較為精確的動力學(xué)模型，確定了影響尾噴管動作響應(yīng)的基本因素，獲得了建立尾噴管動力學(xué)模型的基本方法；

2.本發(fā)明在現(xiàn)有測試數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，評估了尾噴管動作響應(yīng)時間；