对一种长尾管式的小型全轴摆动喷管进行流场和性能分析,采用CFD三维流场仿真方法,完成了一系列不同工况的数值计算。结果表明:摆动喷管整体流场均匀,基本不受摆动的影响,分离线附近存在局部高压和低速涡流,其与压强、通喉比和工作介质相关;摆动喷管推力损失小、致偏效率高、线性度好,摆动时的内流场负载不高而摩擦力较大。验证了摆动喷管具有良好的流场均匀性和明显的性能优势,并提出了降低摆动力矩的措施。
激光导引头是精确制导武器系统的重要部件之一,具备目标探测与实时跟踪功能。为了确保导弹的命中精度,激光导引头跟踪角速度输出精度应控制在一定范围内。由于导引头陀螺修正系统在低温条件下效能降低,引起跟踪角速度输出离散及精度下降,为此提出了一种低温分段补偿方法。通过大量温度试验证明该方法能够快速提高激光导引头低温输出特性的调试效率,保证了产品实物质量的一致性。
电磁轨道炮是电磁发射器主要研究的类型,传统轨道炮与增强型轨道炮都存在着轨道烧蚀、电枢受力不均、电流过度集中等问题。文中针对当前轨道炮的不足,设计了一种改进型轨道炮结构,运用建模理论推导与软件仿真相结合的方法分别对传统轨道炮、平面增强型轨道炮和层叠增强型轨道炮、改进型轨道炮基本模型进行了对比分析。结果表明,改进型轨道炮具有结构简单稳定、电磁推力大、电流分布均匀等优点。
为了评估武器装备在极区的卫星导航定位性能,从可见卫星数、PDOP值以及定位精度等方面对比分析了GPS、北斗以及GPS/北斗组合系统的定位效果。对南极中山站数据分析的结果表明:北斗可见星数在13~21颗之间,一天内可用性达到100%,PDOP值在1~2之间变化,伪距单点定位在东北和天方向的精度分别优于3m和6m,定位精度明显优于GPS;北斗/GPS组合系统三维精度相对于GPS和北斗单系统分别可提高48%和15%。
针对K分布和Pareto分布的杂波模拟,零记忆非线性变换(ZMNL)法不能产生任意形状参数值的Gamma分布随机数,导致杂波模拟存在偏差。文中利用Beta分布随机数对已有方法进行改进,改进后的方法不需要将形状参数进行拆分,而是能够直接产生任意形状参数值的逆Gamma分布随机数,简化了计算。仿真实验表明,与传统的ZMNL方法相比,改进后得到的PDF仿真曲线与理论的PDF曲线拟合更好,对应的MSD更小,仿真性能得到提高。
为使某修正引信舵机执行机构可靠运行,对其栅格舵片展开过程进行了研究。建立展开过程的运动学方程,使用FLUENT计算出舵片在飞行过程中所受气动力,在ADAMS中进行展开过程的仿真,得到了舵片冲击力、舵片展开时间、锁定销冲击力曲线等关键数据,最后进行了强度校核。研究结果表明:舵片展开时间满足指标,能展开到指定位置并且迅速锁死,强度符合材料要求,研究结果可为结构设计及优化提供理论依据。
利用图像识别技术实现复杂装备的状态辨识对于装备状态实时判读、及时干预装备故障、提高装备保障能力具有重要作用。针对复杂装备元件数量多、类型多、流程复杂的特点,设计了复杂装备图像识别技术体系,采用图像识别技术分别进行识别边界判定、图像分割、图像状态识别,通过建立装备状态辨识模型,实时判断装备状态。利用OpenCV工具中的图像识别函数对某装备进行状态辨识试验,验证了技术体系的可行性及各技术的正确性。
为实现反坦克导弹以较大落角攻击目标,提高导弹毁伤效率,结合落角约束与过载约束提出一种寻初比例导引法。首先建立落角预测模型,得出影响落角的参数;其次,结合导弹过载约束计算比例系数范围;最后,将落角预测模型与适当的比例系数相结合,得出满足战技指标的初值,实现导弹以较大落角命中目标。通过仿真结果表明该设计方法的正确性。
旋开机构作为末敏弹的重要零件,用于释放毫米波敏感器,实现末敏子弹药工作状态的转换。其能否完成工作影响末敏子弹的打击效果。运用应力-强度干涉理论结合改进的一次二阶矩法对末敏弹旋开机构的结构参数进行优化设计计算,得到了优化后的数据。与原始数据对比,优化设计提高了机构的可靠性,表明改进的一次二阶矩法能够有效的应用到结构优化设计中。
基于压缩感知的波形分离方法代替了传统的匹配滤波过程,改善了波形分离效果。由发射波形集及其时延构成的感知矩阵列相关性直接影响重构效果,因此选择发射波形是关键。研究了感知矩阵的列相关性取决于发射信号自相关和互相关性能,因此对比分析了相位编码、OFDM-chirp和正负线性调频信号的相关性能,构造出感知矩阵进行仿真。得出正负线性调频信号应用于压缩感知波形分离方法使得成像效果最佳。
文中旨在研究动能棒超高速对地撞击的毁伤效果,为更直观了解其威力,对其毁伤效果进行等效评估研究。介绍超高速动能棒对地撞击的基本概念,详细分析了其主要毁伤形式,基于两种材料百千克级动能棒超高速对地撞击对比试验及其等效当量评估试验,给出等效估算模型。所获研究成果为后续天基动能武器研究奠定基础。
以燃料电池为动力的新型能源动力巡飞弹,相较于锂电池巡飞弹,具有更高的能量密度和较低的热红外特性,更适合长时间的侦查飞行任务。质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有工作温度低、启动快、比功率高、结构简单、操作方便等优点,是目前最受关注的燃料电池解决方案。文中提出一种在PEMFC变工况下运行过程利用扩展卡尔曼滤波算法实时估计PEMFC状态及参数的方法。通过构建半机理半经验PEMFC动态模型,并基于此模型利用PEMFC系统既有传感器信号构建适用于PEMFC系统的扩展卡尔曼滤波算法,实现了PEMFC内部反应气体分压以及PEMFC欧姆内阻参数的实时估计,为PEMFC的运行状态监测和故障诊断提供依据。
为了探索旋转弹箭发生旋进、章动等运动现象时流场的变化,根据无控旋转弹所具有的二圆运动特性,建立了适用于CFD的描述刚体多轴角运动的表达式,结合非定常NS方法,对BasicFinner作锥形运动的绕流场进行了数值模拟。结果表明在锥形运动中,随相位变化,弹体周期性的气动力出现改变,且角运动所引起的物面附近流动变化集中在尾部流动分离区域。当合攻角增大时,物面气动载荷随弹体相位变化出现的波动现象更具复杂性。
针对某舰载多管火箭炮占甲板空间大、在方位和高低上存在发射死角等问题,提出了新型的火箭弹垂直发射系统。为验证发射系统可行性,应用FLUENT软件对弹的发射过程进行了数值模拟,得到了发射装置内燃气流场特性和变化规律。结果表明,发射过程中装置底部空腔压力较小,对发动机安全运行不构成威胁,并且底部压强对弹体产生的增程力也不明显,影响可忽略,最后和试验数据进行了比较验证,为装置的改进提供了试验和理论依据。
为了研究外罩为高分子聚合物材料对双层药型罩射流成型的影响,运用应力波传播理论对应力波在双层药型罩中的传播原理进行了理论分析,运用非线性动力学仿真软件Autodyn-2D进行数值仿真。研究得到:高分子聚合物材料作为外罩时,射流的性能均优于铝作为外罩时的性能,其中聚苯乙烯优于尼龙、橡胶和聚四氟乙烯,性能达到最好;对比内外罩厚度之比发现,外罩与内罩比为2:1时射流的综合性能最好;双层药型罩比单层药型罩的性能有较大提高。
为了评估电子干扰条件下防空导弹的射击效能,建立基于防空导弹空间杀伤区射击次数计算模型,根据功率压制准则计算防空雷达受到远距离支援干扰时对目标的探测距离。对防空导弹雷达受到干扰时的射击次数进行仿真计算,得到不同高度和不同航路捷径下防空导弹对目标的射击次数和杀伤概率,为电子干扰条件下防空导弹的射击效能评估提供可行的方法。仿真结果表明,远距离支援干扰大幅度降低防空导弹的射击效能。
未来陆战形态的新变化,需要陆军加快推进机械化、信息化、智能化发展。陆军精确打击火力与发射技术重点围绕陆军精确打击装备体系发展建设的突出矛盾和长远需求,紧密跟踪世界精确打击与智能弹药技术领域的前沿技术和新兴技术,分析了陆军精确打击火力技术,提出近、中、远精确打击火力技术的发展建议,为装备发展及规划制定提供参考。
为了有效提升隔爆结构衰减爆炸冲击波的性能,解决前级聚能装药结构与后级随进弹的匹配以及隔爆问题,在后级弹头部壳体表面加装隔爆结构,使用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA建立模型,并分别进行了隔爆材料为钢、钢-聚氨酯、钢-铝-聚氨酯、钢-聚脲-聚氨酯-铝和钢-聚脲-铝五种隔爆方式的数值模拟,比较其隔爆能力。数值模拟结果表明:钢板-铝-聚氨酯和钢-聚氨酯复合结构具有较好的吸能性能,适合用做前后级隔爆材料。
针对传统势概率假设密度(CPHD)滤波算法在杂波率未知的情况下跟踪效果不佳、计算量繁重的问题,提出了一种改进的杂波率未知环境下CPHD滤波算法。该算法首先针对杂波先验未知的情况,提出杂波率未知条件下的CPHD滤波算法,并针对CPHD滤波算法计算复杂的问题,引入最大似然自适应门限,利用进入门限中的量测进行更新步。实验结果表明,算法在降低计算时间的同时,保证了算法在杂波率未知环境下的跟踪性能。
针对不敏感弹药枪击试验用弹差异对试验结果的影响问题,采用数值仿真方法得到不同工况下的弹头剩余动能。结果表明:弹头攻角不超过5°时,速度为834m/s以上且带有转速的国产12.7mm穿甲燃烧枪弹侵彻不同厚度45钢靶板后的剩余动能均大于速度为850m/s且带有转速的美国M2穿甲弹侵彻靶板后的剩余动能。因此,用12.7mm口径的弹道枪枪口速度为834m/s以上的国产12.7mm穿甲燃烧枪弹代替美国M2穿甲弹进行不敏感弹药枪击试验是可行但有可能是保守的。
针对弹载涡喷发动机起动时间短、转速控制精度高的要求,设计了基于SOPC的弹载涡喷发动机控制器系统,通过转速调理电路将毫伏级信号变换为TTL电平信号,通过模数转换采集发动机尾温信号,通过MOSFET驱动发动机的引火器、起动器、油阀、油泵等附件,实现了发动机的快速起动和转速控制,试验结果表明该控制器运行稳定可靠,控制精度和实时性满足要求。
针对18Ni马氏体发动机壳体磁粉探伤时发生线状磁痕显示,通过金相观察、能谱分析、相变点计算等检测分析手段,对其产生的原因进行了分析。结果表明:发动机壳体材料存在合金元素Ti、Mo、Ni偏析,从而导致马氏体相变点Ms、Mf降低,固溶处理后基体内存在较多残余奥氏体。由于奥氏体组织(顺磁)与马氏体组织(铁磁)在物理磁特性上存在着显著的不一致性,从而形成线状磁痕显示。通过时效处理,可以有效降低残余奥氏体,减轻磁痕显示。
提出了一种可适用于中小型战术导弹的伺服弹性工程试验方法,选取导弹飞行特征点进行参数处理,开展开环和闭环试验,验证导弹飞行的稳定性。将该试验方法应用于某导弹,考核了控制系统与结构、气动的耦合性能,指导了导弹的总体设计,可提升武器的总体性能。
为了建立空地导弹模块划分的理论依据,文中基于空地导弹机械、电气、功能及贮存关联度,结合BOM和最优化度理论提出了一种空地导弹模块划分方法,并阐述了空地导弹模块划分的流程。以海尔法空地导弹构型为应用实例,计算了导弹零部件的关联度矩阵并以模块化度平均值及最小值为目标,进行优化搜寻获得了空地导弹模块划分结果。通过已划分模块内部零件的关联性分析,验证了空地导弹模块划分方法的正确性。
针对肩抗式发射武器显控装置人机尺寸的不合理设计会增加操作人员静态肌肉疲劳情况,应用人机工程学理论提出该装置人机尺寸优化设计方法,并在VB软件平台开发“肩抗式发射武器人机尺寸设计建议”应用程序。将Jack软件获取的操作者肩、肘、腕、头部关节角度值输入到VB应用程序,调用人体尺寸数据库,得到装置人机尺寸设计建议值。通过某肩抗式发射武器优化设计实例表明提出的方法快捷、易操作,可提高操作者舒适性。
为研究超音速分离线摆动喷管气动性能优势,采用数值仿真方法,分析其流动结构,并对摆角和分离线间隙距离的影响规律进行研究。结果表明,各摆角下超音速分离线摆动喷管矢量角放大系数均大于1;随着摆角增大,喷管轴向推力系数与矢量角放大系数快速下降,摆角为7°时,轴向推力系数为0.955,矢量角放大系数达1.19。另外,分离线间隙距离增大,喉衬后缘高压区大幅减小,喷管侧向力减小,矢量角放大系数下降。
为了实现轨道炮的安全连续发射,对轨道炮的发射过程进行仿真分析,获得轨道与电枢的受力情况和变形机理。利用有限元分析软件建立电磁-应力多物理场耦合模型,通过仿真得到轨道和电枢的电流与磁场分布情况、体积力密度与应力分布情况。分析结果表明:在电磁力作用下电枢尾翼张角变大、产生形变挤压轨道,电枢所在位置的轨道应力和形变较大。通过分析轨道的受力与变形情况,可以为轨道炮的设计与维护提供参考。
编队控制模型仿真是无人机编队设计中不可或缺的一部分。但当无人机规模较大时,仿真耗时问题突出。为解决仿真耗时问题,文中讨论了一种基于GPU的并行仿真方法并对所涉及的CUDA程序进行了优化。该方法设法将控制模型拆分成多个子模型,然后在多个仿真机上利用GPU同时求解子模型以提高效率。仿真结果验证了方法的正确性和高效性,同时也验证了GPU在大规模矩阵运算中的优势,且随着规模增大,优势愈加突出。
为了优化单兵破片战斗部的设计,用实验方法得到0.16g钨球侵彻II、IV级凯夫拉及2mm厚LY12CZ硬铝板的极限穿透速度分别为729m/s、746.2m/s和379.3m/s。用数值仿真方法得到0.16g、0.2g、0.25g、0.3g和0.35g等不同质量的钨球侵彻2mm厚的LY12CZ硬铝板的极限穿透速度分别380m/s、363m/s、355.5m/s、337.5m/s和333.5m/s,根据比动能不变原理得到上述不同质量钨球侵彻II、IV级凯夫拉的极限穿透速度。根据极限穿透速度-钨球质量关系可知单兵破片战斗部破片取0.2~0.25g的钨球最为合适。
为解决弹道导弹突防作战的效能评估问题,针对体系作战效能评估的复杂性与多样性,提出了基于作战仿真试验进行效能评估的思路。采用通用型弹道导弹突防仿真框架、多维效能指标体系、评估数据采集以及多源数据融合等技术与方法,较为有效地解决了导弹突防作战在不同战场环境、不同作战条件下的效能评估问题。为解决导弹突防及相关作战效能评估问题提供了一种方法与思路。
针对预警机这一高价值目标,文中建立了合理数学模型,利用Matlab编制了仿真软件,对典型弹道条件下杀爆战斗部打击预警机的引战配合效果进行了仿真计算,给出了典型弹道条件下的引战配合效果,为杀爆战斗部的引战系统设计和优化提供了思路。
为了获得某车载武器系统发射稳定性和发射安全性边界条件,根据功率谱密度函数模拟路面随机激励,建立数学模型并对其准确性进行了验证,建立车载武器多自由度振动模型,基于虚拟样机技术对整车进行动力学仿真,研究该武器系统在不同路面及不同行进速度条件下的动态响应特性。研究结果表明,所建立路面模型较符合真实路面,在车速较高和路面较差的情况下车载导弹初始扰动偏大,行进间发射时有安全隐患。
针对目前反舰导弹末制导开机点选择效率低下、相关模型实用性较低的问题,提出一种关于反舰导弹末制导开机点选取的新算法。该算法模型的处理思路是,通过分析导弹、目标与雷达搜捕范围之间的几何位置关系,直接画取满足战术要求开机点的选取范围。由于整个模型在大地坐标中推演,并避免了传统计算模型中蒙特卡洛法带来的多样本大数据计算,因此该算法的实用性与计算效率得到提高。软件仿真结果验证了该模型的有效性。
为了更准确的实现对导航干扰的性能评估和功能验证,结合近期美英法空袭叙利亚真实战争案例,通过RTKLIB软件解算典型地面跟踪站的IGS观测数据,并利用信噪比、可见卫星数、PDOP和定位精度4个重要指标来定量分析空袭期间GPS信号受干扰情况。研究结果表明:离大马士革最近的BSHM地面站在空袭当天有两个时间段GPS信号受到了较严重的干扰,此干扰效果评估指标体系和评估方法可以有效的判断GPS信号的受干扰情况。
以小长径比带隔板装药结构为研究对象,利用AUTODYN有限元软件对带隔板装药爆轰波驱动药型罩进行数值仿真研究。通过隔板与药型罩结构之间的正交优化,得到两者最佳匹配关系。计算表明,装药结构中内置隔板可改变爆轰波传播路径,并产生超压爆轰,提高驱动能力;相比于不带隔板装药,优化后SCJ装药的头部速度提高25.1%、长度提高11%,优化后JPC装药的头部速度提高18.6%,优化后EFP装药的头部速度提高8.8%,长径比提高164.3%。
为实现导弹发射车控制功能,简化控制系统设计,文中以实时工业以太网技术为基础,设计了一套基于EtherCAT的模块化导弹发射车控制系统。系统有效的将机电液一体化控制技术、火力控制技术、分布式控制技术和健康管理技术融为一体。实际测试结果表明:该系统具有实时性好、可靠性高、可扩展性强、项目间可继承性好等优点,可以高效的完成导弹发射车控制功能。
