为评估拦截弹药对来袭反坦克火箭弹的拦截效果,文中结合试验分析了动态拦截条件下来袭火箭弹的毁伤模式,包括战斗部解体、引信瞎火、装药被击爆、引信提前作用等。结果表明,在密集破片流场作用下,来袭弹药的毁伤模式具有多样性,且与其引信类型和触发方式有很大关系;残余射流的侵彻能力随拦截距离的增加急剧下降。因此,为提高拦截效果、减小残余损伤,在保证系统拦截概率的前提下,应适当增大拦截距离。
传统近程主动防护系统目标跟踪算法不考虑车辆运动因素,但车辆实际运动参数对目标跟踪精度影响很大,进而导致系统整体防护性能降低,因此,需开展动基座下雷达目标跟踪算法研究。在动基座下,实现了雷达量测空间配准,进而基于UKF算法,引入雷达径向速度量测信息,采用比例对称采样策略,提出了一种改进的UKF算法。通过Monte-Carlo仿真,验证了该算法能够显著提高目标跟踪精度与收敛性,满足近程主动防护系统实时高精度跟踪要求。
为研究温压炸药和TNT炸药在圆筒装置内爆炸冲击波载荷的传播规律和分布特性,开展了圆筒装置内爆炸试验,分析了圆筒装置内冲击波的传播规律,对比了同质量两种炸药爆炸产生的冲击波超压和冲量的分布特性。结果表明:多波形叠加是圆筒装置内爆炸冲击波的特征,叠加效应随爆心距的增加而增强,温压炸药叠加效应更为显著;相比于同质量TNT,温压炸药爆炸冲击波冲量均值的增幅约为超压峰值均值增幅的2倍,在密闭空间更利于毁伤目标。
针对在GPS信号薄弱或者缺失的室内环境下定位悬停问题,文中对于传统稀疏光流法假设条件很难满足的缺点,将改进ORB算法与特征光流算法相结合来估计出飞行器的光流信息数据,并将光流信息数据与飞行器的惯导数据相融合,消除了由于飞行器自身抖动产生的对飞行器速度的错误估计,提高了室内飞行器姿态稳定性。通过自行搭建的试验平台验证了文中提出方法的可行性。
为减轻整体冲破式复合材料易碎盖分离体重量,对复合材料多瓣易碎盖进行设计,并采用数值模拟与试验两种方法对其分离过程进行了研究。首先,基于等强度设计原则,提出了一种复合材料多瓣易碎盖薄弱区结构设计方法;其次,对复合材料多瓣易碎盖分离过程进行了数值模拟;最后,对易碎盖进行冲破试验,验证了设计方法的有效性。结果表明,文中提出的复合材料多瓣易碎盖设计方法能保证易碎盖冲破时间短,并且分离体可沿预设轨迹飞出。
普通的基于状态方程线性化的跟踪制导方法用于大扰动临近空间将造成较大的制导方法误差。文中设计了一种具有积分型切换函数的自适应滑模制导方法,该方法基于线性二次型调节器设计反馈增益,并在跟踪制导律中增加了自适应项,修正线性化跟踪制导的方法误差。在文中仿真条件下,文中方法落点偏差约为线性二次型跟踪制导的1/12,在大扰动情况下制导精度提高明显。
为满足III类精密进近和舰载机着舰等高精度定位的完好性需求,提出了一种基于多假设解分离(MHSS)的CRAIM算法。在约束条件下对各故障假设模式的完好性风险和连续性风险进行优化分配,计算最优垂直保护门限(VPL),并分析了VPL和单颗卫星故障先验概率、单差载波相位测量偏差最大值及标称值之间的关系。实验结果表明,该算法降低了VPL值,提高了系统可用性,并且卫星故障先验概率、偏差最大值及标称值会影响VPL的大小,但不影响算法的稳定性。
采用试验研究方法,基于相似理论设计了缩比模拟试验弹,构建了基于120mm弹道炮作为试验平台的模拟试验系统,用于研究高速动能导弹穿甲杆战斗部在不带弹体部件和带弹体部件情况下对装甲目标穿甲毁伤能力的影响。试验结果表明高速动能导弹在打击装甲目标时,弹体部件对战斗部侵彻体的穿甲会带来负面影响,在高速动能导弹的结构设计中,应注重穿甲杆与弹体的连接方式。
下挂式空中发射运载火箭机箭分离后至运载火箭一级分离前火箭历经亚音速、跨音速、超音速和小、大攻角多个飞行状态,因此研究不同飞行状态下运载火箭的气动特性是实现下挂式空射成功的基础。针对下挂式空射特点设计构建了运载火箭三维模型;根据运载火箭的飞行状态将机箭分离过程划分为无动力飞行段、跨音速突破至超音速段和加速飞行段,运用CFD仿真技术研究了不同马赫数和攻角状态下火箭气动特性;为研究机身长度和平尾上反角对火箭气动特性的影响,在原设计火箭基础上增加了箭体长度+0.5m、+1.0m、+1.5m、+2.0m和水平安定面上反角-5°、-10°、-15°、-20°、-25°,结果表明,不同机身长度会与机翼产生不同的气动干扰而影响到整个火箭的升阻特性,平尾上反角基本不影响火箭的升阻特性,同时,改进后的火箭模型俯仰稳定性得到了增强。
针对远距离火箭灭火车伺服系统中存在强耦合、非线性和参数时变等不确定性,文中提出了一种基于Levenberg-Marquardt算法的小波神经网络(waveletneuralneural,WNN)控制方法。由于Levenberg-Marquardt算法具有避免局部极小所带来的系统不稳定、收敛速度快等优点,使用Levenberg-Marquardt算法优化小波神经网络的各连接权值和各阈值从而提高控制精度。仿真结果和靶场试验表明,在参数摄动和负载扰动的情况下,该种控制策略与传统的WNN控制策略相比较有更好的控制精度和鲁棒性。
文中基于菱形破片侵彻明胶试验数据,结合现有的球形破片侵彻明胶深度经验公式,采用仿真方法研究了菱形破片以不同速度、姿态角侵彻明胶作用过程,总结菱形破片翻转规律,得出菱形破片侵彻明胶深度经验公式.结果表明:该经验公式与仿真、试验结果均符合较好,侵彻深度相对误差小于15%,可以为菱形破片结构设计和快速预测菱形破片侵彻明胶深度提供参考依据.
采用基于SST湍流模型的N-S方程的CFD(computationalfluiddynamics)数值模拟方法开展逆向喷流技术对超声速钝体减阻降温影响的研究。首先验证了文中采用的数值方法的可靠性,在此基础上对喷流质量流量变化及喷口尺寸变化对钝体产生的减阻降温效果的影响进行数值仿真及详细分析。计算结果显示:流场中可出现三种流动模态,即长射流穿透模态、振荡模态和短射流穿透模态;增大质量流量,阻力减小,热流减小;增大喷口直径,阻力减小,热流减小。文中的研究对钝体减阻降温技术在工程上的应用具有一定的参考价值。
半主动防空导弹具有制导作用距离远,弹上设备简单,导引头成本低廉等优势。但面临隐身目标时,地面制导雷达照射功率不断加大,目标回波功率却越来越小,从回波天线后瓣入射的直波杂散信号严重影响导引头工作灵敏度。文中创造性提出基于空域对消的直达波抑制技术,以直波天线为辅助通道,回波天线为主通道实现对进入回波通道强直达波的自适应抑制,提高了导引头在超强照射背景下对隐身目标的稳定跟踪能力。
设计了一种基于脉冲推力/气动力控制的高速动能导弹复合控制系统。首先建立了滚转导弹的数学模型,然后对脉冲推力/气动力复合控制系统工作流程进行了描述,设计了脉冲发动机点火策略;最后通过仿真算例对复合控制方法进行了验证和分析。仿真结果表明:设计的复合控制系统能够有效降低滚转高速动能导弹的发射初始扰动,具有一定的应用价值。
针对某金属开式弹链在脱弹过程中弹链大变形问题,利用刚柔耦合的方法,建立了供输弹机构在空载、带载拨弹和弹链脱弹等工作过程中的动力学模型,获得了不同射频下压弹齿速度的变化规律。并对弹链脱弹过程进行有限元瞬态分析,得到了弹链的变形量和应力值变化规律。再与实验所得结果对比分析,得出该弹链在脱弹过程中存在较大的应力,并能承受住该弹性变形。该研究结果为今后金属开式弹链的结构优化设计提供了重要参考依据。
针对在分布式仿真环境中,通信畅通区数据交互量大、实时性差的难题,文中深入剖析了通信畅通区的计算机理,对通信干扰方程进行了分解,提出了模型成员只负责计算水平面上的数据,三维态势显示成员基于垂直面方向图进行全三维空间数据生成的采样方法,大大降低了仿真成员之间的网络开销。结合空中作战仿真案例,采用上述方法进行可视化仿真,可实时快速生成通信畅通区三维效果图,能够满足指挥员进行实时态势分析和作战决策的需求。
药柱的燃烧规律影响固体火箭发动机的内弹道计算。采用UGNX和Matlab软件对平底锥柱型药柱进行建模和编程,得到燃烧面积对燃去肉厚的导数与设计变量的函数关系图。结果表明,当环向槽圆弧相对半径r∈(0,0.1),圆柱段内孔相对半径R₂∈(0.09,0.3),环向槽圆弧圆心旋转相对半径R₃∈(R₂,0.44)时,药柱燃烧呈现先增面性后减面性。长径比为2.5时,更接近恒面燃烧。算例证明燃烧面积计算准确,燃烧规律与实际相符。
为了解弹体对砂卵石靶的穿甲性能,文中设计了弹体正穿甲铝板-砂卵石组合靶试验,并开展了不同速度下两种级配的试验研究。分析了靶板背面铝板的破孔形状、穿甲过程高速摄影及靶板不同位置的应变响应数据。结果表明:在同一速度下,级配不同,开孔尺寸不同,说明卵石级配对于穿甲的破坏程度有一定的影响;同一级配下,弹体速度越大,卵石质量损失量越大。与混凝土等连续介质不同的是,由于砂卵石的流动性,在卵石靶穿甲过程中,靶前后坑破孔处均会出现卵石喷射的现象,弹体速度越大喷射流量越大。
为提高杆式射流对运动厚壳装药目标冲击起爆的效能,利用仿真软件对不同弹目交汇条件下杆式射流侵彻运动厚壳装药目标的过程进行数值模拟,分析了弹轴偏移量和弹目运动方向夹角对杆式射流侵彻威力的影响。结果表明:杆式射流对运动厚壳装药有一定的侵彻效能,弹目追赶交汇要比迎头交汇更容易引爆目标装药;当弹目交汇角一定时,随着弹轴偏移量的增加,引爆厚壳装药的难度加大。研究结果可为反厚壳装药战斗部的设计提供一定的参考依据。
为研究夹层聚能装药结构对杆式射流的影响,利用非线性动力学软件Autodyn对不同爆速炸药匹配下爆轰波的传播及杆式射流的成型进行了数值模拟,得到了杆式射流的特性参数和侵彻装甲钢的模拟结果。研究表明:爆速外高内低的夹层聚能装药能显著调节爆轰波形,有效提高杆式射流的特性参数;基于文中夹层聚能装药结构的杆式射流对装甲钢的侵彻深度提高了28%,且开孔形态更为均匀。
针对传统探测体制在反隐身、抗干扰等方面存在一定缺陷等问题,基于目标静电场探测机理,分析了弹目交会感应电荷输出信号特征,建立弹目交会有限元数学模型,讨论了目标静电场分布特性和感应电极表面电荷变化特征,采用参数化建模方法探讨了静电探测距离和感应电荷交会曲线。计算结果表明:目标静电场电荷分布与模型曲率相关,弹目距离为8.45m时静电探测系统已具备探测目标的能力,数值仿真计算结果可为静电探测系统的优化设计提供理论支撑。
为了对制导光纤缠绕喷胶特性进行研究,建立了基于图像处理技术的测量系统。以自主研发的制导光纤喷胶设备为试验平台,借助Matlab图像处理技术,将雾化质量和雾化锥角作为研究喷胶工艺参数的指标,建立以水为介质的雾化质量、雾化锥角与喷胶工艺参数的影响规律,并以此规律为基础对胶液的雾化效果进行试验研究,并探索工艺参数与雾化质量、雾化锥角之间的影响规律。试验结果表明工艺参数对雾化质量和雾化锥角的影响效果明显,其中雾化质量随空气压力的增大而变差,随喷胶流量的增大而改善;雾化锥角随施胶流量的增加呈现出先增后减的趋势。从工艺上验证了制导光纤缠绕试验平台可实现胶液雾化及涂覆光纤的功能,为在线精确控制施胶量和喷胶效果提供了理论依据。
文中完善了弹箭飞行仿真的实时控制系统,进而能够保证精确的定时和数据的同步,对提高飞行仿真系统的逼真度具有重要意义。目前应用最广泛的Windows操作系统,其实时性较差,将其作为弹箭飞行仿真的控制系统,会存在控制飞行的不确定性等问题。文中在Windows操作系统内核下引入RTX实时控制系统,完善了Windows的实时控制性能,并对此进行试验验证。结果表明:该设计方法可以满足在Windows操作系统下弹箭飞行仿真的实时控制要求。
为进一步了解超燃冲压发动机内流特性,优化燃烧室流场,文中运用数值模拟方法在冷流条件下对比分析了肋片/凹腔结构不同组合距离对流场的影响。研究发现:肋片结构的加入能较大提升射流穿透深度,增强掺混,同时不会带来较大总压损失;组合距离越小,对燃料的掺混扩散更有利,凹腔的稳焰能力也更强,却带来更大的总压损失;综合考虑,肋片与凹腔组合距离为6d时,燃料穿透深度、混合效率更好,总压损失也相对较小。
针对多目标群多基地多无人机协同任务规划问题,提出了一种周期性快速搜索遗传算法。以侦察任务为背景,将共同分配策略引入到任务规划中来,构建了多无人机协同侦察任务规划决策数学模型,并运用提出的周期性快速搜索遗传算法求解多无人机协同侦察任务规划问题。通过仿真算例,验证了模型的有效性和算法的合理性,与单亲遗传算法、传统遗传算法求解相比,周期性快速搜索遗传算法求解效率快且精度高。
针对火炮末敏子弹药的跟踪测试难题,通过利用光电经纬仪、雷达、指挥控制系统等构建测试系统,通过仿真计算设计光电经纬仪测试分系统布局,设计多种跟踪模式相结合的跟踪策略,提高了测试系统对火炮末敏子弹药的跟踪测试能力。采用该项技术测试某型火炮末敏弹药18发,图像测试成功率88.9%,弹道测试成功率77.8%。试验验证表明,该项技术可应用到火炮末敏子弹药的靶场测试,对火炮分离类弹药的靶场测试也有重要参考意义。
文中主要描述了基于电子准星补偿的电磁发射系统的设计思路和设计方法。系统利用激光测距值确定电磁发射系统的驱动级数,从而调整电磁火力;利用测距和测角结果进行弹道计算和子弹速度的计算;设计提出了全新的电子十字瞄准叉丝补偿方法,根据弹道计算的结果以电子的手段修正显示屏上十字叉丝的位置达到落差补偿的效果。最终研制出实验样机,并对样机进行了功能和性能验证,测距、瞄准和射击的精度均满足设计要求。
低空突防航迹优化就是综合考虑飞行器的各种约束,为飞行器规划出一条从起始点到目标点之间满足作战要求的路径,以保证安全完成突防任务。文中针对一般A*算法航迹规划算法速度慢,无法满足实际飞行要求的问题提出了基于概略图的航迹优化算法,将数字地图提炼成立体连通概略图,在这个立体连通概略图上再运用A*算法进行航迹优化。仿真结果显示,该算法大大缩短了航迹规划的时间,为算法的实际应用打下了坚实的基础。
在不改变阵列孔径的前提下,为增加导航抗干扰天线的自由度,提升系统抗干扰能力,提出了一种基于极化敏感阵列的空频域抗干扰方法。首先建立了极化敏感阵列信号模型;其次根据导航信号特点,采用功率倒置原理联合空频极化域求解自适应权值;最后以双正交极化天线为例,验证了该方法的有效性。仿真结果表明,由于利用了信号极化域信息,文中方法能够抑制大于阵元数的干扰源,并保持期望信号的增益。
为能有效、科学的解决空面制导弹药配置方案论证阶段的方案评价及优选问题,文中提出了一种基于多属性折中决策和组合赋权法的空面制导弹药配置方案综合评价方法,对不同重量级航空制导弹药的配置方案进行了评价与优选,并与理想点法的评价结果相吻合,结果表明:此评价方法具有一定的科学性和客观性。
为研究当量比对二次燃烧自点火的影响机制,忽略复杂流动的影响,利用CHEMKIN软件中零维、均质、完全混合的闭式均相反应器模拟研究了向不同当量比(0.3~0.9)甲烷/空气一次燃烧产物中添加不同量(摩尔分数0.05,0.1)甲烷时的自点火过程。在一定范围内,增加当量比有助于缩短延迟时间。温度敏感性分析表明与CH₃、OH相关的基元反应显著影响自点火过程。
为了更准确的实现对导航干扰的性能评估和功能验证,提出用等效载噪比、误码率和伪码误差3个重要指标来衡量对GPS通信和测距性能的干扰效果,并在不同干扰场景下对上述指标进行了仿真分析和对比验证。结果表明:随着干噪比升高或者在相同干噪比下随着干扰带宽的减少,通信和测距性能都会变差。即干扰效果与干扰功率成正相关,与干扰带宽成负相关。仿真结果初步验证了该评估指标的合理性。
为了提高某车载防空系统行进间发射的发射精度、发射稳定性以及发射安全性,综合考虑行进间发射时所受的路面随机激励、发射后坐力和燃气流冲击力的影响,基于路面功率谱密度,采用谐波叠加法原理模拟三维路面并对生成的路面进行验证,采用多体动力学方法,在符合国家标准的路面上进行仿真分析与研究,得到该防空武器系统行进间发射的安全包络区间,研究表明,在规定路面和车速情况下,可以安全发射。关键词:行进间发射;功率谱密度;谐波叠加法;发射安全性
励磁线圈磁场对金属射流的有效箍缩作用时间,对试验设计和破甲弹威力电磁增强技术工程化应用至关重要。采用理论分析和有限元仿真计算相结合的方法,分析了励磁线圈磁场对金属射流的作用特性及有效箍缩作用时间。结果表明,金属射流凸起部分的节点电磁力大于同时刻凹陷部分的对应值;当脉冲电流频率为50kHz时,其激发磁场使金属射流发生有效变形的时间为3µs≤t≤6.5µs,该时间确保金属射流颈缩部位产生足够大的磁压力差,使金属射流发生有效变形。
