履带式战车行进间发射安全性分析与优化

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近些年来,履带式战车作为一款重要的陆军武器系统,其研究一直受到各国高校和军队的高度重视。现代化战争的表现形式是局部战争,它高度依赖于高科技信息技术,其呈现杀伤力大、破坏力强、立体化、多维化、快速和灵活等特点对武器系统的防护能力、机动性能和行进间打击能力提出了较高的要求。行进间发射安全性作为一个重要的评价指标能够很好的反应武器系统的防护能力和打击能力,因此为了研究履带式战车行进间射击时的动力学响应和发射安全性,本文应用多刚体系统动力学和显式有限元方法与理论,将履带式战车行进间射击过程解耦为行驶动力学和发射动力学两个部分,并对两部分进行动力学建模和数值模拟仿真分析等一系列研究。首先,基于某履带式战车的详细CAD模型对其关键部件进行适当简化,应用多体动力学软件ADAMS/ATV构建战车行驶动力学模型,并赋予各部件相应的惯性参数;基于我国路面不平度分级标准采用MATLAB软件生成各级路面的路面谱,将其导入ADAMS软件构建三维道路模型;同时,采用三维建模软件建立发射系统的实体模型,并且经过有限元前处理软件处理,生成发射系统的有限元模型,最终建立发射系统的发射动力学模型。其次,基于上述构建的履带式战车行驶动力学模型,对其进行行驶动力学仿真分析,研究车速、路面等级对战车行驶稳定性的影响,并将发射系统底部中心点的6自由度位移作为结果输出,它们之后将作为发射动力学仿真的边界输入条件。再次,将履带式战车行驶动力学仿真输出结果以及导弹发射推力曲线加载到发射动力学模型上进行发射动力学仿真,分别研究在不同车速、不同等级路面上发射系统的发射动力学响应,得到导弹的各种出筒姿态参数,并根据导弹发射安全性评价准则评估了战车发射系统在不同工况下的发射安全性概率。最后,以履带式战车行驶动力学模型为基础,以战车悬架刚度和阻尼为设计变量,以战车发射系统底部中心点侧倾加速度和俯仰角速度极值为目标,基于均匀拉丁超立方方法进行试验设计,运用集成优化软件并结合多体系统动力学方法求解不同工况下的行驶动力学仿真结果,以此建立响应面模型并验证其精度。在此基础上,对战车悬架系统参数进行多目标优化设计,并对优化后的战车模型进行仿真验证。
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