[發(fā)明專利]一種彈上薄壁慣導應變的獲取方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911064957.1
• 申請日: 2019-11-04
• 公開（公告）號: CN110795854B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 付森;吳小群;劉輝
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南航天機電設(shè)備與特種材料研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 郭立中;曾利平

本發(fā)明公開了一種彈上薄壁慣導應變的獲取方法，涉及慣導系統(tǒng)應變的計算技術(shù)領(lǐng)域。所述彈上薄壁慣導應變的獲取方法，采用解析法計算獲得慣導內(nèi)外壓差，能夠精確地預測導彈飛行過程中慣導內(nèi)外壓差，再以慣導內(nèi)外壓差作為壓力邊界條件，結(jié)合基于流固耦合的瞬態(tài)數(shù)值仿真求得慣導外殼的應變值，避免了流體項的數(shù)值仿真計算誤差大和計算量大的問題，保證了應變獲取的精確度和可靠性，且設(shè)備成本低；該方法可以快速地獲取準確的應變值，對不同彈道條件指導設(shè)計出對應的解決方案，具有普遍適用性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于慣導系統(tǒng)應變的計算領(lǐng)域，尤其涉及一種彈上薄壁慣導應變的獲取方法。

背景技術(shù)

慣導為適應產(chǎn)品輕量化要求，常將產(chǎn)品外殼設(shè)計為薄壁件，且結(jié)構(gòu)緊湊。當導彈做快速俯沖、爬升等大機動行為時，慣導外部壓力急劇變化，慣導內(nèi)壓力變化速率小于外部壓力變化速率，慣導內(nèi)外壓差使其外殼受力變形，與慣導內(nèi)部的其他元器件產(chǎn)生干涉，影響產(chǎn)品正常工作，甚至導致導彈發(fā)射失敗。

為了減小薄壁慣導的外殼變形程度，常在外殼上開多個小孔（下文稱之為平衡孔），以減小內(nèi)外壓差。同時為滿足電磁兼容要求，孔徑不能過大，開孔數(shù)量不能過多。現(xiàn)有慣導應變的計算方法主要有兩種，一是試驗法，即通過地面試驗模擬飛行環(huán)境，對不同孔徑和小孔數(shù)量的多個產(chǎn)品測試，得到形變情況；二是基于流固耦合的瞬態(tài)數(shù)值仿真。

試驗法受限于試驗條件（設(shè)備有無、精度高低），往往成本較高，且通常很難復現(xiàn)實際飛行條件而出現(xiàn)誤差。基于流固耦合的瞬態(tài)數(shù)值仿真，由于平衡孔孔徑小，而慣導產(chǎn)品尺寸大，在建模時為了表示平衡孔網(wǎng)格數(shù)量多，從而導致計算量極大，對硬件配置要求高，計算所需時間長，往往需要數(shù)周，甚至數(shù)月，且流體項對網(wǎng)格質(zhì)量、計算格式和精度較為敏感，與實際結(jié)果相比誤差較大。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種彈上薄壁慣導應變的獲取方法，以解決現(xiàn)有應變計算中成本高、誤差大的問題。

本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的：一種彈上薄壁慣導應變的獲取方法，包括以下步驟：

步驟1：采用解析法計算得到慣導內(nèi)外壓差；

步驟2：將所述步驟1得到的內(nèi)外壓差作為壓力的邊界條件，采用單向順序流固耦合對慣導進行瞬態(tài)結(jié)構(gòu)仿真，求出慣導的應變。

本發(fā)明應變的獲取方法，采用解析法建立彈上薄壁慣導內(nèi)外壓差隨時間變化的數(shù)學模型，通過數(shù)學模型可以精確求得內(nèi)外壓差，再以該內(nèi)外壓差作為基于流固耦合瞬態(tài)數(shù)值仿真的壓力邊界條件求出應變，既保證了應變獲取的精確度和可靠性，又極大地減少了計算量，無需高精度的設(shè)備參與，降低了設(shè)備成本；該方法可以快速地獲取準確的應變值，對不同彈道條件指導設(shè)計出對應的解決方案，具有普遍適用性，避免了試驗法的設(shè)備高成本和基于流固耦合瞬態(tài)數(shù)值仿真的大計算量和大誤差。

進一步地，所述步驟1中，慣導內(nèi)外壓差的計算表達式為：

其中，為慣導內(nèi)部壓力隨時間的變化率，為慣導內(nèi)部壓力，為慣導所受到的外部壓力， n為平衡孔的數(shù)量， k為絕熱指數(shù)， R為理想氣體常數(shù)，為慣導內(nèi)空氣溫度， r為平衡孔的半徑，為慣導內(nèi)空隙的體積。

進一步地，所述應變的獲取方法還包括步驟3：根據(jù)所述步驟2得到的慣導應變指導慣導外殼上平衡孔的開孔數(shù)量和開孔孔徑的設(shè)計，保證了彈上慣導在外殼不變形的情況下，達到輕量化設(shè)計要求。

有益效果