毕业设计－基于solidworks二次开发的飞行器快速设计

毕业设计－基于solidworks二次开发的飞行器快速设计内容摘要：

如创建直线、构造实体、检查曲面表面参数等几乎所有的 SolidWorks 软件的功能。 论文要研究解决的问题 本论文是关于导弹总体结构设计的，用三维图像设计软件设计导弹的总体结构，可以直观的看见导弹的三维总体结构。 导弹总体设计是一门系统工程科学。 它是应用物理、数学、喷气推进技术、空气动力学、飞行力学、结构力学、材料学、控制理论、电子学、优化理论以及其它应用学科和基础学科处理和解决导弹总体设计问题的一门综合性科学。 总体设计是一个从已知条件出发创造新产品的过程，是将 战术技术要求转化为武器的最重要的步骤。 总体设计在导弹武器系统所有设计、研制工作中占最重要的地位并起决定性作用。 但是本论文的重点在于 基于 SolidWorks二次开发的飞行器快速设计，不需要解决具体的参数问题，在满足导弹战术技术指标和气动特性的条件下怎么利用 SolidWorks的二次开发功能快速设计导弹的外形结构和内部结构。 只用 SolidWorks软件无法精确的设计导弹，即使能设计，但很麻烦，费时间，设计以后也很难对其进行修改。 所以我们要通过二次开发来设计导弹，也就是参数化设计导弹。 通过编程，只需要输入设计参 数，在 SolidWorks的界面上可以输出相应的导弹的效果图，从而提高了工作效率和工作质量，这才是最关键的。 论文研究主要内容 导弹总体设计概述 导弹总体设计是一门系统工程科学，其在导弹设计中的作用可概述为：根据军方拟定的战术技术指标要求，确定导弹系统总体方案及各主要分系统方案，完成总体参数优化设计，确定各分系统设计技术指标及验收办法，组织协调各分系统按设计流程完成导弹系统参数设计，建立参数设计体系，设计和组织系统级的地面及飞行试验，解决导弹研制过程中遇到的跨学科技术问题。 导弹总体设计 除对战术技术要求分析、总体参数优化设计、气动外形设计、结构部位安排设计等内容进行研究外，还必须对与导弹闭环系统特性密切相关 Opinos adugethry39。 mlcAv,fPb20*jZTxMI:roEYB() 的动力学建模、分析与设计技术、控制系统分析与设计技术，以及它们与导弹总体性能的关系进行深入研究。 （ 1）了解各类导弹的外形和总体结构并对其进行简单的分析，比如，空空导弹、空地导弹、地空导弹、地地导弹等。 （ 2）导弹总体方案选择：导弹布局与外形，导弹各部分参数，战斗部，动力系统，弹体结构等。 （ 3）质量分析：全弹质量分析，质量、质心和转动惯量、全弹质量分布特性。 （ 4）飞行稳定行分析：气动 力分析 基于 Visual C++的 SolidWorks二次开发 通过调用 SolidWorks API函数命令实现 SolidWorks的大部分功能。 使用VC++对 SolidWorks进行二次开发。 把上面两个研究结果结合起来最终实现导弹总体的快速设计 以 VC++6． 0为开发环境，充分利用 Solidworks基于骨架模型的参数化建模、变量化和单一数据库等技术，研究基于 Solidworks的二次开发技术。 实现应用软件与 SolidWorks之间的数据通信以及数据共享，从而保证了飞行器的外形及其相关参数能够快速、自动地更新，进而驱动各个学科自动分析。 北京理工大学本科生毕业设计（论文） Opinos adugethry39。 mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB() 第二章 飞行器 总体参数 设计 飞行器战术技术指标分析 战术技术指标分析的意义 确定战术技术指标是设计武器系统的第一步，也是研制武器系统的第一步，而武器系统的研制是一项复杂的系统工程，具有采用高新技术、耗资巨大和研制周期长的工程特点。 因此整个研制工作过程中不可避免地伴随着各种风险；或者达不到预定的目标和性能要求（技术风险）；或者研制费用大大超过预算（费用风险）；或者进度大大拖后（进度风险）。 武器系统的总体性能取决于其设计指标及实现 技术、指标体系是否合理，为了研制工作顺利地进行，做好研制前的分析、论证工作就显得尤为重要，因此战术技术指标分析论证是第一步也是最重要的一步。 战术技术指标分析论证的复杂性 战术技术指标分析论证是一项非常复杂细致的工作，其复杂性主要表现在： （ 1） 指标体系庞大， 根据军标可分为十九大类指标，并且各指标之间不可替代； （ 2） 单项指标分析有的不能建立在完全定量的基础上，或本质上不可量化，即使可以量化分析指标，其模型亦可能相当复杂； （ 3） 指标与指标之间，一组指标与另一组指标之间的相互关系和内在规律，以及 整个指标体系的内在规律都难以准确把握； （ 4） 指标体系对作战效能、全寿命费用和研制风险的影响规律需要开拓性的研究； （ 5） 从全寿命的角度来看，还需要考虑一旦系统研制成功，由于战术技术指标的限定将给装备与使用维护过程带来的一系列要求； （ 6） 大量的历史数据、统计资料、专家的经验和知识体系等，将在整个指标论证分析中起着重要的作用，如何将各种知识有机地融合到整个系统中进行分析也是一个复杂的课题。 Opinos adugethry39。 mlcAv,fPb20*jZTxMI:roEYB()10 战术技术指标分析方法 由于缺乏专家经验、知识和数据库等研制条件，且作者个人能力和时间有限，在这里无法建立一 个完整的战术技术指标决策支持系统。 但是考虑到这里设计任务的特点，完全可以简化战术技术指标分析决策方法，并将整个设计任务进行下去。 这里设计任务的特点就在于有参考模型，即所有的设计是在已有的 “XX”轻型反坦克导弹的基础上结合新的要求进行改进。 由于 “XX”是已经定型、生产并投入使用的先进的轻型反坦克导弹，它的必要性、先进性、可行性 、费用、效能及风险等都不是问题。 飞行器总体方案初步设计 总体方案初步设计的任务 导弹总体设计的任务是依据批准的战术技术指标，确定导弹技术方案、技术途径，提出各系统 研制任务，最有效地满足给定的研制目标的要求。 为了实现新设想的飞跃 ，总体设计开始时，往往从分析已知条件入手，参照已知的性能相近的导弹，广泛搜集信息，经过逐步深入，信息量增多，所有影响因素、条件也趋于成熟，最终设计的武器系统将会符合或逼近实际使用的要求。 导弹总体设计贯穿于整个研制过程，总体方案分析的重要任务之一，就在于妥善地处理在技术途径和实施方案上都会碰到的众多矛盾，使各子系统能协调一致工作，形成一个最佳的总体方案，主要包括下列内容： （ 1） 战斗部的类型选择与主要技术指标的确定； （ 2） 制导系统体制与实施方案的分析与选 择，制导系统基本特性的确定； （ 3） 发射方案及其装置的选择 ； （ 4） 动力装置类型及推力方案的选择； （ 5） 总体部位安排。 一个复杂的系统和过程，可以分解为相对独立的部分。 这就从本质上简化了复杂系统的分析和综合。 经过研究战术技术指标，分析组成总体的各个个体，发现：有的项目于其他专业相互牵连和交叉较少， 可以相对独立地制定方案；有的虽然设计的专业较多，但是最初不要求精确计算，也可以单独起步。 在初步方案设计阶段，相对独立的项目有： 北京理工大学本科生毕业设计（论文） Opinos adugethry39。 mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()11 （ 1） 战斗部：经过对目标特性的分析，可以确定其类型、装药量、外形尺寸及与其匹配的引信装置。 战斗部外形尺寸往往 是确定导弹最大直径的依据之一。 （ 2） 导弹几何尺寸：最大直径确定后，参考其他同类型导弹，粗估弹上设备质量及体积，确定弹的长度。 从气动力观点选择气动布局形式，初步计算导弹的升力、阻力。 后者是暂定发动机推力的依据。 （ 3） 推进系统：发动机推力初步确定之后，可 着手单独制定推进系统技术方案，包括推进系统组成、各组成部分的功能、质量、尺寸等。 （ 4） 精度分配：根据命中概率的要求，参考其他同类导弹，初步分配导弹及火控 系统精度指标。 （ 5） 控制方式：根据射程及制导系统可能达到的水平，选择制导体制。 （ 6） 火控系统及技术保障设备也可以单独开展技术方案的 制定工作：一旦条件成熟，再与导弹进行综合，对机械、电气进行协调，使导弹、火控系统、技术保障设备三大部分联成有机的整体。 在初步完成这些相对独立项目的设计后，应该综合考虑，将那些在开始设计时粗估的参数和最终设计出的结果进行比较，进行整体调整和优化设计。 战斗部系统设计 战斗部选择 本文所设计的导弹战斗部类型选定为串联聚能破甲战斗部。 聚能破甲战斗部是利用聚能装药爆炸后的聚能效应所产生的金属射流杀伤目标的。 串联战斗部的功能，在于能排除反应装甲对射流的干扰，可用于击穿披挂反应装甲的坦克主装 甲，串联战斗部的工作过程是：破击目标后，一级战斗部射流先将反应装甲引爆，待反应装甲爆炸产生的干扰（金属板、冲击波等）飞离射流通道后，主战斗部射流将对坦克主装甲进行破甲。 选择战斗部药型罩的材料为紫铜，形状为锥形。 战斗部主要参数设计 战斗部的直径主要取决于两个因素： （ 1） 保证导弹具有良好的气动外形； （ 2） 保证战斗部有足够大的威力。 Opinos adugethry39。 mlcAv,fPb20*jZTxMI:roEYB()12 这里选取战斗部直径与弹体地直径相同。 即 WDD  21 战斗部质量是聚能破甲战斗部的一个重要参数，它是破甲威力特征之一。 根据大量的实验和理论分析，战斗部质量 WM 与静破甲深度jL近似成线性关系，即： W C jM K L  22 式中 CK 由实验统计决定，对于轻型反坦克导弹破甲战斗部来说 CK =3~5。 但是在战斗部方案设计时，应根据战斗部各组成部分以及结构因素来进行计算，其估算公式如下： W S C l f eM M M M M M      23 其中 SM 是战斗部壳体与风帽组件的质量； CM 为战斗部装药的质量； lM 为药型罩结构质量； fM 为 引信的 总质量； eM 为其他附件的总质量。 战斗部壳体与风帽组件质量 SM 的估算公式如下：  1 8 ~ 1 20SWMM  24 战斗部装药质量 CM 可近似的认为和破甲深度成线性关系，即： C c jM K L  25 式中的 K 和装药的爆速有关系。 药型罩质量 lM 与静破甲深度成线性关系，其估算公式为： l l jM KL  26 式中 lK 的值取决于药型罩的材料。 目前聚能破甲战斗部药型罩的材料多为紫铜，因此 ~ 。 引信质量估算经验公 式为： f f WM K M  27 战斗部中其他质量一般不超过战斗部总质量的 1%~5% ，即：  0 .0 1 ~ 0 .0 5eWMM  28 通过上述经验公式，在满足战斗部静破甲深度要求的前提下，可通过 25 及  26 两式确定战斗 部装药质量 CM 和药型罩质量 lM ，然后将 CM 和北京理工大学本科生毕业设计（论文） Opinos adugethry39。 mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()13 lM 的值以及  24 、  27 和  28 式中，就可以求出战斗部的总质量 WM ，最后再带回其他质量表 达式，求战斗部的其他零部件的质量。 药柱的直径： 22W P W P P SDD       29 式中， P 表示药型罩的厚度， PS 表示装药壳体的厚度。 根据经验，药型罩的锥角与静破甲深度和药柱直径的比 LPK 相关，可按表 设计： 而射流头部速度 nv 又与药型 罩锥角基本上有如下的对应关系： 在估算战斗部静止炸高时，近似认为其与装药直径成比例关系，一般来说，聚能破甲战斗部的最有利静止炸高是药型罩锥底直径的 1~3 倍 ，即： W HD WPH k D  2 10 战斗部的长度按下式设计： 1 2 3WL H H H    2 11 其中， 1H 为包含炸高的装药总高， 2H 为引信装配后占导弹的长度， 3H 为前端保护罩外形取的余量。 战术技术指标中的静破甲深度要求是针对导弹主战斗部而言的，因此上述确定的参数均为主战斗部参数。 前置战斗部则可以认为是主战斗部按比例缩小的结果。 前后战斗部起爆时间间隔设计是串联战斗部时必须考虑的。 因为前置战斗部在引爆反应装甲时 ，若主战斗部起爆过早，反应装甲爆炸产生的压力以及碎片会干扰主战斗部的穿甲射流；若起爆过晚，就不能保 证主战斗部的最佳炸高。 如果给出导弹击中目标时的速度，弹着角以及反应装甲的几何尺寸，利用几何关系就可以确定前置战斗部与主战斗部的起爆时间间隔。 以上便完成了战斗部与总体设计相关的主要参数设计。 发动机系统设计 发动机方案选择 动力装置采取与标枪相同的方案，即采用两级固体火箭发动机，起飞发动机将导弹推出筒外，惯性飞行一段小的距离后续航发动机使其加速。 装药采用双基药形式。 Opinos adugethry39。 mlcAv,fPb20*jZTxMI:roEYB()14 发动机主要参数设计 初。