畢業(yè)設(shè)計－基于solidworks二次開發(fā)的飛行器快速設(shè)計(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 如創(chuàng)建直線、構(gòu)造實體、檢查曲面表面參數(shù)等幾乎所有的 SolidWorks 軟件的功能。 論文要研究解決的問題 本論文是關(guān)于導(dǎo)彈總體結(jié)構(gòu)設(shè)計的，用三維圖像設(shè)計軟件設(shè)計導(dǎo)彈的總體結(jié)構(gòu)，可以直觀的看見導(dǎo)彈的三維總體結(jié)構(gòu)。導(dǎo)彈總體設(shè)計是一門系統(tǒng)工程科學(xué)。它是應(yīng)用物理、數(shù)學(xué)、噴氣推進技術(shù)、空氣動力學(xué)、飛行力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料學(xué)、控制理論、電子學(xué)、優(yōu)化理論以及其它應(yīng)用學(xué)科和基礎(chǔ)學(xué)科處理和解決導(dǎo)彈總體設(shè)計問題的一門綜合性科學(xué)?？傮w設(shè)計是一個從已知條件出發(fā)創(chuàng)造新產(chǎn)品的過程，是將 戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求轉(zhuǎn)化為武器的最重要的步驟。總體設(shè)計在導(dǎo)彈武器系統(tǒng)所有設(shè)計、研制工作中占最重要的地位并起決定性作用。但是本論文的重點在于 基于 SolidWorks二次開發(fā)的飛行器快速設(shè)計，不需要解決具體的參數(shù)問題，在滿足導(dǎo)彈戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標和氣動特性的條件下怎么利用 SolidWorks的二次開發(fā)功能快速設(shè)計導(dǎo)彈的外形結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 只用 SolidWorks軟件無法精確的設(shè)計導(dǎo)彈，即使能設(shè)計，但很麻煩，費時間，設(shè)計以后也很難對其進行修改。所以我們要通過二次開發(fā)來設(shè)計導(dǎo)彈，也就是參數(shù)化設(shè)計導(dǎo)彈。通過編程，只需要輸入設(shè)計參 數(shù)，在 SolidWorks的界面上可以輸出相應(yīng)的導(dǎo)彈的效果圖，從而提高了工作效率和工作質(zhì)量，這才是最關(guān)鍵的。 論文研究主要內(nèi)容 導(dǎo)彈總體設(shè)計概述 導(dǎo)彈總體設(shè)計是一門系統(tǒng)工程科學(xué)，其在導(dǎo)彈設(shè)計中的作用可概述為：根據(jù)軍方擬定的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標要求，確定導(dǎo)彈系統(tǒng)總體方案及各主要分系統(tǒng)方案，完成總體參數(shù)優(yōu)化設(shè)計，確定各分系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)指標及驗收辦法，組織協(xié)調(diào)各分系統(tǒng)按設(shè)計流程完成導(dǎo)彈系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計，建立參數(shù)設(shè)計體系，設(shè)計和組織系統(tǒng)級的地面及飛行試驗，解決導(dǎo)彈研制過程中遇到的跨學(xué)科技術(shù)問題。 導(dǎo)彈總體設(shè)計 除對戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求分析、總體參數(shù)優(yōu)化設(shè)計、氣動外形設(shè)計、結(jié)構(gòu)部位安排設(shè)計等內(nèi)容進行研究外，還必須對與導(dǎo)彈閉環(huán)系統(tǒng)特性密切相關(guān) Opinos adugethry39。mlcAv,fPb20*jZTxMI:roEYB() 的動力學(xué)建模、分析與設(shè)計技術(shù)、控制系統(tǒng)分析與設(shè)計技術(shù)，以及它們與導(dǎo)彈總體性能的關(guān)系進行深入研究。 （ 1）了解各類導(dǎo)彈的外形和總體結(jié)構(gòu)并對其進行簡單的分析，比如，空空導(dǎo)彈、空地導(dǎo)彈、地空導(dǎo)彈、地地導(dǎo)彈等。 （ 2）導(dǎo)彈總體方案選擇：導(dǎo)彈布局與外形，導(dǎo)彈各部分參數(shù)，戰(zhàn)斗部，動力系統(tǒng)，彈體結(jié)構(gòu)等。 （ 3）質(zhì)量分析：全彈質(zhì)量分析，質(zhì)量、質(zhì)心和轉(zhuǎn)動慣量、全彈質(zhì)量分布特性。 （ 4）飛行穩(wěn)定行分析：氣動 力分析 基于 Visual C++的 SolidWorks二次開發(fā) 通過調(diào)用 SolidWorks API函數(shù)命令實現(xiàn) SolidWorks的大部分功能。使用VC++對 SolidWorks進行二次開發(fā)。 把上面兩個研究結(jié)果結(jié)合起來最終實現(xiàn)導(dǎo)彈總體的快速設(shè)計 以 VC++6． 0為開發(fā)環(huán)境，充分利用 Solidworks基于骨架模型的參數(shù)化建模、變量化和單一數(shù)據(jù)庫等技術(shù)，研究基于 Solidworks的二次開發(fā)技術(shù)。實現(xiàn)應(yīng)用軟件與 SolidWorks之間的數(shù)據(jù)通信以及數(shù)據(jù)共享，從而保證了飛行器的外形及其相關(guān)參數(shù)能夠快速、自動地更新，進而驅(qū)動各個學(xué)科自動分析。 北京理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） Opinos adugethry39。mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB() 第二章 飛行器 總體參數(shù) 設(shè)計 飛行器戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標分析 戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標分析的意義 確定戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標是設(shè)計武器系統(tǒng)的第一步，也是研制武器系統(tǒng)的第一步，而武器系統(tǒng)的研制是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，具有采用高新技術(shù)、耗資巨大和研制周期長的工程特點。 因此整個研制工作過程中不可避免地伴隨著各種風(fēng)險；或者達不到預(yù)定的目標和性能要求（技術(shù)風(fēng)險）；或者研制費用大大超過預(yù)算（費用風(fēng)險）；或者進度大大拖后（進度風(fēng)險）。 武器系統(tǒng)的總體性能取決于其設(shè)計指標及實現(xiàn) 技術(shù)、指標體系是否合理，為了研制工作順利地進行，做好研制前的分析、論證工作就顯得尤為重要，因此戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標分析論證是第一步也是最重要的一步。 戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標分析論證的復(fù)雜性 戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標分析論證是一項非常復(fù)雜細致的工作，其復(fù)雜性主要表現(xiàn)在： （ 1） 指標體系龐大， 根據(jù)軍標可分為十九大類指標，并且各指標之間不可替代； （ 2） 單項指標分析有的不能建立在完全定量的基礎(chǔ)上，或本質(zhì)上不可量化，即使可以量化分析指標，其模型亦可能相當復(fù)雜； （ 3） 指標與指標之間，一組指標與另一組指標之間的相互關(guān)系和內(nèi)在規(guī)律，以及 整個指標體系的內(nèi)在規(guī)律都難以準確把握； （ 4） 指標體系對作戰(zhàn)效能、全壽命費用和研制風(fēng)險的影響規(guī)律需要開拓性的研究； （ 5） 從全壽命的角度來看，還需要考慮一旦系統(tǒng)研制成功，由于戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標的限定將給裝備與使用維護過程帶來的一系列要求； （ 6） 大量的歷史數(shù)據(jù)、統(tǒng)計資料、專家的經(jīng)驗和知識體系等，將在整個指標論證分析中起著重要的作用，如何將各種知識有機地融合到整個系統(tǒng)中進行分析也是一個復(fù)雜的課題。 Opinos adugethry39。mlcAv,fPb20*jZTxMI:roEYB()10 戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標分析方法 由于缺乏專家經(jīng)驗、知識和數(shù)據(jù)庫等研制條件，且作者個人能力和時間有限，在這里無法建立一 個完整的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標決策支持系統(tǒng)。但是考慮到這里設(shè)計任務(wù)的特點，完全可以簡化戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標分析決策方法，并將整個設(shè)計任務(wù)進行下去。 這里設(shè)計任務(wù)的特點就在于有參考模型，即所有的設(shè)計是在已有的 “XX”輕型反坦克導(dǎo)彈的基礎(chǔ)上結(jié)合新的要求進行改進。由于 “XX”是已經(jīng)定型、生產(chǎn)并投入使用的先進的輕型反坦克導(dǎo)彈，它的必要性、先進性、可行性 、費用、效能及風(fēng)險等都不是問題。 飛行器總體方案初步設(shè)計 總體方案初步設(shè)計的任務(wù) 導(dǎo)彈總體設(shè)計的任務(wù)是依據(jù)批準的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標，確定導(dǎo)彈技術(shù)方案、技術(shù)途徑，提出各系統(tǒng) 研制任務(wù)，最有效地滿足給定的研制目標的要求。為了實現(xiàn)新設(shè)想的飛躍 ，總體設(shè)計開始時，往往從分析已知條件入手，參照已知的性能相近的導(dǎo)彈，廣泛搜集信息，經(jīng)過逐步深入，信息量增多，所有影響因素、條件也趨于成熟，最終設(shè)計的武器系統(tǒng)將會符合或逼近實際使用的要求。 導(dǎo)彈總體設(shè)計貫穿于整個研制過程，總體方案分析的重要任務(wù)之一，就在于妥善地處理在技術(shù)途徑和實施方案上都會碰到的眾多矛盾，使各子系統(tǒng)能協(xié)調(diào)一致工作，形成一個最佳的總體方案，主要包括下列內(nèi)容： （ 1） 戰(zhàn)斗部的類型選擇與主要技術(shù)指標的確定； （ 2） 制導(dǎo)系統(tǒng)體制與實施方案的分析與選 擇，制導(dǎo)系統(tǒng)基本特性的確定； （ 3） 發(fā)射方案及其裝置的選擇 ； （ 4） 動力裝置類型及推力方案的選擇； （ 5） 總體部位安排。 一個復(fù)雜的系統(tǒng)和過程，可以分解為相對獨立的部分。這就從本質(zhì)上簡化了復(fù)雜系統(tǒng)的分析和綜合。經(jīng)過研究戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標，分析組成總體的各個個體，發(fā)現(xiàn)：有的項目于其他專業(yè)相互牽連和交叉較少， 可以相對獨立地制定方案；有的雖然設(shè)計的專業(yè)較多，但是最初不要求精確計算，也可以單獨起步。在初步方案設(shè)計階段，相對獨立的項目有： 北京理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） Opinos adugethry39。mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()11 （ 1） 戰(zhàn)斗部：經(jīng)過對目標特性的分析，可以確定其類型、裝藥量、外形尺寸及與其匹配的引信裝置。戰(zhàn)斗部外形尺寸往往 是確定導(dǎo)彈最大直徑的依據(jù)之一。 （ 2） 導(dǎo)彈幾何尺寸：最大直徑確定后，參考其他同類型導(dǎo)彈，粗估彈上設(shè)備質(zhì)量及體積，確定彈的長度。從氣動力觀點選擇氣動布局形式，初步計算導(dǎo)彈的升力、阻力。后者是暫定發(fā)動機推力的依據(jù)。 （ 3） 推進系統(tǒng)：發(fā)動機推力初步確定之后，可 著手單獨制定推進系統(tǒng)技術(shù)方案，包括推進系統(tǒng)組成、各組成部分的功能、質(zhì)量、尺寸等。 （ 4） 精度分配：根據(jù)命中概率的要求，參考其他同類導(dǎo)彈，初步分配導(dǎo)彈及火控 系統(tǒng)精度指標。 （ 5） 控制方式：根據(jù)射程及制導(dǎo)系統(tǒng)可能達到的水平，選擇制導(dǎo)體制。 （ 6） 火控系統(tǒng)及技術(shù)保障設(shè)備也可以單獨開展技術(shù)方案的 制定工作：一旦條件成熟，再與導(dǎo)彈進行綜合，對機械、電氣進行協(xié)調(diào)，使導(dǎo)彈、火控系統(tǒng)、技術(shù)保障設(shè)備三大部分聯(lián)成有機的整體。 在初步完成這些相對獨立項目的設(shè)計后，應(yīng)該綜合考慮，將那些在開始設(shè)計時粗估的參數(shù)和最終設(shè)計出的結(jié)果進行比較，進行整體調(diào)整和優(yōu)化設(shè)計。 戰(zhàn)斗部系統(tǒng)設(shè)計 戰(zhàn)斗部選擇 本文所設(shè)計的導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部類型選定為串聯(lián)聚能破甲戰(zhàn)斗部。聚能破甲戰(zhàn)斗部是利用聚能裝藥爆炸后的聚能效應(yīng)所產(chǎn)生的金屬射流殺傷目標的。串聯(lián)戰(zhàn)斗部的功能，在于能排除反應(yīng)裝甲對射流的干擾，可用于擊穿披掛反應(yīng)裝甲的坦克主裝 甲，串聯(lián)戰(zhàn)斗部的工作過程是：破擊目標后，一級戰(zhàn)斗部射流先將反應(yīng)裝甲引爆，待反應(yīng)裝甲爆炸產(chǎn)生的干擾（金屬板、沖擊波等）飛離射流通道后，主戰(zhàn)斗部射流將對坦克主裝甲進行破甲。 選擇戰(zhàn)斗部藥型罩的材料為紫銅，形狀為錐形。 戰(zhàn)斗部主要參數(shù)設(shè)計 戰(zhàn)斗部的直徑主要取決于兩個因素： （ 1） 保證導(dǎo)彈具有良好的氣動外形； （ 2） 保證戰(zhàn)斗部有足夠大的威力。 Opinos adugethry39。mlcAv,fPb20*jZTxMI:roEYB()12 這里選取戰(zhàn)斗部直徑與彈體地直徑相同。即 WDD? ? ?21? 戰(zhàn)斗部質(zhì)量是聚能破甲戰(zhàn)斗部的一個重要參數(shù)，它是破甲威力特征之一。根據(jù)大量的實驗和理論分析，戰(zhàn)斗部質(zhì)量 WM 與靜破甲深度jL近似成線性關(guān)系，即： W C jM K L? ? ?22? 式中 CK 由實驗統(tǒng)計決定，對于輕型反坦克導(dǎo)彈破甲戰(zhàn)斗部來說 CK =3~5。但是在戰(zhàn)斗部方案設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)戰(zhàn)斗部各組成部分以及結(jié)構(gòu)因素來進行計算，其估算公式如下： W S C l f eM M M M M M? ? ? ? ? ? ?23? 其中 SM 是戰(zhàn)斗部殼體與風(fēng)帽組件的質(zhì)量； CM 為戰(zhàn)斗部裝藥的質(zhì)量； lM 為藥型罩結(jié)構(gòu)質(zhì)量； fM 為 引信的 總質(zhì)量； eM 為其他附件的總質(zhì)量。 戰(zhàn)斗部殼體與風(fēng)帽組件質(zhì)量 SM 的估算公式如下： ? ?1 8 ~ 1 20SWMM? ? ?24? 戰(zhàn)斗部裝藥質(zhì)量 CM 可近似的認為和破甲深度成線性關(guān)系，即： C c jM K L?? ? ?25? 式中的 K? 和裝藥的爆速有關(guān)系。 藥型罩質(zhì)量 lM 與靜破甲深度成線性關(guān)系，其估算公式為： l l jM KL? ? ?26? 式中 lK 的值取決于藥型罩的材料。目前聚能破甲戰(zhàn)斗部藥型罩的材料多為紫銅，因此 ~ ? 。 引信質(zhì)量估算經(jīng)驗公 式為： f f WM K M? ? ?27? 戰(zhàn)斗部中其他質(zhì)量一般不超過戰(zhàn)斗部總質(zhì)量的 1%~5% ，即： ? ?0 .0 1 ~ 0 .0 5eWMM? ? ?28? 通過上述經(jīng)驗公式，在滿足戰(zhàn)斗部靜破甲深度要求的前提下，可通過? ?25? 及 ? ?26? 兩式確定戰(zhàn)斗 部裝藥質(zhì)量 CM 和藥型罩質(zhì)量 lM ，然后將 CM 和北京理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） Opinos adugethry39。mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()13 lM 的值以及 ? ?24? 、 ? ?27? 和 ? ?28? 式中，就可以求出戰(zhàn)斗部的總質(zhì)量 WM ，最后再帶回其他質(zhì)量表 達式，求戰(zhàn)斗部的其他零部件的質(zhì)量。藥柱的直徑： 22W P W P P SDD ??? ? ? ? ? ? ?29? 式中， P? 表示藥型罩的厚度， PS? 表示裝藥殼體的厚度。 根據(jù)經(jīng)驗，藥型罩的錐角與靜破甲深度和藥柱直徑的比 LPK 相關(guān)，可按表 設(shè)計： 而射流頭部速度 nv 又與藥型 罩錐角基本上有如下的對應(yīng)關(guān)系： 在估算戰(zhàn)斗部靜止炸高時，近似認為其與裝藥直徑成比例關(guān)系，一般來說，聚能破甲戰(zhàn)斗部的最有利靜止炸高是藥型罩錐底直徑的 1~3 倍 ，即： W HD WPH k D?? ? ?2 10? 戰(zhàn)斗部的長度按下式設(shè)計： 1 2 3WL H H H? ? ? ? ?2 11? 其中， 1H 為包含炸高的裝藥總高， 2H 為引信裝配后占導(dǎo)彈的長度， 3H 為前端保護罩外形取的余量。 戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標中的靜破甲深度要求是針對導(dǎo)彈主戰(zhàn)斗部而言的，因此上述確定的參數(shù)均為主戰(zhàn)斗部參數(shù)。前置戰(zhàn)斗部則可以認為是主戰(zhàn)斗部按比例縮小的結(jié)果。 前后戰(zhàn)斗部起爆時間間隔設(shè)計是串聯(lián)戰(zhàn)斗部時必須考慮的。因為前置戰(zhàn)斗部在引爆反應(yīng)裝甲時 ，若主戰(zhàn)斗部起爆過早，反應(yīng)裝甲爆炸產(chǎn)生的壓力以及碎片會干擾主戰(zhàn)斗部的穿甲射流；若起爆過晚，就不能保 證主戰(zhàn)斗部的最佳炸高。如果給出導(dǎo)彈擊中目標時的速度，彈著角以及反應(yīng)裝甲的幾何尺寸，利用幾何關(guān)系就可以確定前置戰(zhàn)斗部與主戰(zhàn)斗部的起爆時間間隔。 以上便完成了戰(zhàn)斗部與總體設(shè)計相關(guān)的主要參數(shù)設(shè)計。 發(fā)動機系統(tǒng)設(shè)計 發(fā)動機方案選擇 動力裝置采取與標槍相同的方案，即采用兩級固體火箭發(fā)動機，起飛發(fā)動機將導(dǎo)彈推出筒外，慣性飛行一段小的距離后續(xù)航發(fā)動機使其加速。裝藥采用雙基藥形式。 Opinos adugethry39。mlcAv,fPb20*jZTxMI:roEYB()14 發(fā)動機主要參數(shù)設(shè)計 初