导引系统是导弹组成部件中故障率相对较高的部分,对其状态进行预测和预防性维修是保持导弹完好率和保障作战效能的关键环节。导引系统具有内部组成复杂、测试指标繁多、系统状态难以确定等特点。为了快速准确地对导引系统进行状态预测,提出一种基于FA-RBF神经网络的状态预测方法。该方法根据自动测试设备给出的系统测试指标数据,采用因子分析(factor analysis, FA)方法降维处理测试指标数据,得到潜在关键因子,并计算因子得分。然后以因子得分为输入,反映系统状态的内部测点为输出,建立训练样本,运用径向基函数(radial basis function, RBF)神经网络进行导引系统状态预测。最后通过示例说明方法的实用性和有效性。
为了研究沙土地面对柱形装药冲击波传播的影响,运用AUTODYN-2D对不同爆高、不同入射角度的柱形装药对刚性地面和沙土地面近地爆炸进行数值模拟。通过对比不同爆高下装药垂直地面的数值模拟,发现爆高小于0.5 m时,沙土地面的凹坑会对冲击波形成聚集效应,使得沙土地面附件的峰值超压大于刚性地面;爆高大于0.5 m时,沙土地面的吸能效应占据主要因素,使得刚性地面附件的峰值超压大于沙土地面,沙土地面的峰值超压相较于刚性地面平均衰减率约为20%;由于沙土地面松软特性,会增加正压作用时间,正压作用时间增加至少0.6 ms。通过对比装药不同方位角的数值模拟,方位角在0°~90°时装药两侧峰值超压有明显差异,方位角为0°时装药两侧峰值超压较大,毁伤效果更好。
针对在分析线性聚能战斗部对穿甲弹毁伤效果时,由于多因素存在共线性而无法有效建立数学模型的问题,采用ANSYS/LS-DYNA软件,以径向侵彻深度和穿甲弹质量损失为目标函数进行数值仿真。利用偏最小二乘拟合方法,构建出装药宽度、装药高度、曲率半径和药型罩壁厚对径向侵彻深度和穿甲弹质量损失的半经验数学模型。结果表明:药型罩曲率半径的降低可提升对穿甲弹的毁伤效果;药型罩壁厚的增加有利于提高穿甲弹的质量损失,但对穿甲弹的径向侵彻深度有不利影响;所建立的半经验数学模型与16组数值仿真及对照组的结果吻合较好。可为优化和估算线性聚能战斗部对穿甲弹的拦截效果提供一定的参考。
快速准确地识别遥感图像中小而密集、成像质量不高的目标成为基于深度学习技术的遥感目标检测研究的重点和难点。为解决这类问题,提出结合注意力机制的CenterNet-based目标检测方法,该方法利用ResNet-50网络进行基础特征提取;在主干输出处引入改进的通道注意力模块(ECA-NET),削弱非关注点表达的同时,增强关注点的信息通道;阶段性调整学习策略,加快网络收敛速度。在遥感数据集上进行实验,与原CenterNet算法相比精度提高了13%,检测速度达52.61 帧/s。实验结果表明,改进的CenterNet-based目标检测方法在保证检测速度的前提下极大保留小目标的特征,从而降低漏检率,提升识别率,有效平衡了遥感目标检测的精度和速度,在实际环境中具有重要的应用价值。
为满足炮射导弹发动机的延迟点火需求,某型产品采用了一种简易的延期点火结构。通过应用不同尺寸的延期体结构,对不同喉径间隙的固体火箭发动机点火内流场特性进行数值模拟。建立了推进剂加质燃烧模型,计算得到了从点火开始到延期体结构逸出前过程中发动机内流场的压力分布情况。采用6DOF动网格模型,模拟出延期体结构逸出喷管的瞬间过程的内流场特性。研究结果表明,在点火建压阶段,间隙越小,发动机内流场瞬态变化越剧烈,达到指定延期体逸出压强的时间越长;在逸出过程中,当延期体结构头端到达喷管喉部时会产生强烈的压力振荡现象,间隙越小,振荡现象越剧烈。
为探索射流成型机理,针对某等壁厚球缺型药型罩结构,开展了不同装药长径比下杆式射流成型和侵彻混凝土靶的数值模拟研究;结合射流成型理论,从装药爆轰波成长角度,分析了装药长径比对杆式射流成型和侵彻性能的影响。结果表明,在装药长径比由0.5增加到0.9时,装药长径比增加可显著提高射流性能,但当装药长径比超过1.0时,作用到药型罩上的压力的增加幅度明显低于装药质量增加幅度,此时装药长径比的增加对射流成型的贡献逐渐减弱。在受限战斗部质量和空间,且为中心一点起爆条件下,可优选装药长径比为0.9或1.0。
针对两栖车辆在海上行进时,所携带的导弹受力与发射姿态情况复杂的问题,对该两栖战车和海浪模型进行合理简化和假设,建立了两栖战车在随机海浪激励下的动力学方程。利用动力学仿真软件得到了大量导弹发射初始扰动数据,并采用统计学方法和正交实验思想对数据进行分析。分析结果表明,两栖战车在四级海况迎浪行进的情况下,搭载的导弹发射初始扰动具有很好的正态分布规律,且导弹发射的高低射角比水平射角更能影响导弹发射的稳定性。
为探究随动时变风载荷作用下车载导弹武器系统发射时的响应特性,基于动力学原理与有限元方法在ABAQUS中建立了车载导弹武器系统有限元仿真模型,并运用了ABAQUS用户子程序进行联合二次开发以实现随动风载荷的实时加载,分析了在不同风速、不同发动机推力偏心角和不同地面倾角条件下风载荷作用力对导弹姿态的影响规律与发射筒的振动情况。研究结果表明:风载荷不仅对导弹出筒姿态与发射筒振动情况有较大影响,而且会对发动机推力偏心角与地面倾角引起的发射精度偏差产生促进或阻碍作用。
为了研究叠氮化铅驱动飞片的影响因素,采用钢凹法、锰铜压阻测爆压法研究了序列的发火能量、起爆药药量、隔爆元件的材料和厚度、点火药药量对序列传爆、隔爆能力的影响。结果表明:序列需同时满足最低发火能量和起爆药药量条件才能正常传爆,起爆所需的最低发火能量为3.4 mJ,叠氮化铅最小装药量4.7 mg;隔爆元件镍、硅材料的厚度在0.32~0.80 mm时,导爆药不发生爆轰反应,但产生了凹坑和烧蚀现象;点火药高度在0.25~1.25 mm时,起爆元件的爆压变化不显著。
为进一步提高弹射器兼容性、实现弹射通用化,提出一种通用化可变内弹道的柔性气缸弹射器,实现多型号导弹通用化弹射。基于显式动力学理论,建立多工况通用化柔性气缸弹射负载有限元模型,实现基于粒子法的多型号导弹通用化柔性气缸弹射研究。对比研究了粒子法和计算流体力学方法压力容器试验仿真,所得仿真结果吻合,充分验证了粒子法的正确性和可靠性。研究结果表明:连续弹射会对后续弹射造成影响,第二次弹射相对第一次弹射速度降低8.7%,弹射过载降低4.4%;改变充气阀开启时序能够改变弹射性能,同时开启充气阀能有效提高弹射速度,顺序开启有助于降低弹射过载峰值;改变充气阀开合直径大小和开启时序可实现多型号导弹通用化弹射,同型号导弹不同顺序弹射速度相差12%以内,响应时间小于0.02 s。
为了提高地下防护工程生存能力,需准确考虑侵彻和爆炸连续作用对结构的毁伤。通过SPH-FEM耦合数值模拟方法,模拟分析了地下结构侵彻爆炸全过程,有效解决了传统有限元方法侵爆近区高烈度、大变形模拟难题。根据经验公式验证了模型的有效性。研究结果表明:侵彻弹体对岩体具有封堵作用,增强了毁伤效应,SPH算法弥补了侵蚀算法对侵彻爆炸过程的侵彻孔卸荷缺陷,更准确模拟了侵彻爆炸的联合作用;结构中地板与直墙分离浇筑,可以减少结构损伤;拱顶、拱肩和拱脚为侵彻爆炸作用下直墙拱结构的薄弱部位。
为解决云爆武器爆炸场云雾浓度动态测量的难题,设计了一种基于光透射原理的云雾浓度动态测试系统。研究了云雾透过率和云雾浓度的关系,结合同步触发控制器及嵌入式触发采集存储器,构建云雾浓度动态测试系统。通过多次静爆试验与测试,研制的测试系统能够给出云雾内部指定位置在起爆后300 ms内的浓度变化曲线,为云雾浓度分布特征的研究提供一种有效的测量方法。
为探究海浪激励作用下发射时刻对固体火箭热发射过程的影响,建立了固体火箭海上热发射系统柔性化动力学模型。在考虑六自由度海浪激励的基础上,以船舶横摇运动为参照,选择运动特征点作为发射时刻,对比不同船舶状态下火箭发射过载和发射精度。结果表明,选取船舶横摇运动曲线的零点位置发射火箭时,火箭各方向的离轨姿态相对较小,为安全发射时刻,而波谷位置则相对危险。
针对无控靶弹倾斜式发射工况,首先建立非同时离轨运动数值仿真模型,在一定推力条件下分析不同发射角与弹重等对靶弹离轨速度、时间、角速度的影响。然后进行弹架运动干涉校核,验证滑块、弹体与滑轨间隙设计的合理性,并提出一种弹道修正方案。最后结合某型靶弹实测飞行数据进行对比,结果表明无控靶弹发射离轨运动特性对后续的飞行弹道有较大影响,修正方案可有效提高弹道计算精度。
针对某大型分段式固体火箭发动机试验模态分析,试验结果出现了直观“不平衡”的扭转振型,通过数据分析结合试验模型的可观测性状和固体发动机的结构形式,认为药柱的弹性特性影响是主要因素。由于固体火箭发动机是密封充压结构,用于保护药柱,因此不能对药柱粘贴测点进行验证测试。为此建立固体发动机对比仿真模型,并基于试验数据对仿真模型进行了修正,然后按照模态试验的激振方式进行谐响应分析。分析结果验证了直观“不平衡”的扭转振型,证明了药柱的弹性特性是导致上述现象的原因。当固体火箭发动机直径增加,装药量也将大幅增加,低刚度和粘弹性特性固体推进剂的弹性特性将对整体弹性特性的影响将不可忽视,因此针对大型固体火箭发动机提出了试验模态分析药柱的测量和激振要求。
以某鸭式布局的简控火箭为研究对象,首先通过模型风洞试验获取了其气动特性参数,然后以此为基础重点对其滚转特性进行分析,给出了利用鸭舵实施火箭滚转控制的可行性方案,最后通过飞行试验进行了验证。
多壁碳纳米管(MWCNTs)凭借优异的物理化学性能,可被用作补强填料来改善复合材料的性能。目前对MWCNTs改善室温硫化(RTV)硅橡胶材料耐烧蚀性能的机理还没有较深入的研究。为了研究MWCNTs对RTV硅橡胶耐烧蚀性能的影响,采用溶液共混法制备了不同配方的MWCNTs/RTV硅橡胶复合材料。通过氧乙炔烧蚀试验,结合扫描电子显微镜(SEM)研究其烧蚀特性,分析碳化层的微观形貌,从碳化层结构、孔隙率、热解气体沉积等方面方面揭示了碳纳米管改善RTV硅橡胶复合材料耐烧蚀性能的内在机理。结果表明:MWCNTs对RTV硅橡胶耐烧蚀性能有增强作用,在添加量为1份时线烧蚀率最低为0.133 mm/s,碳化烧蚀率最低为0.186 mm/s,比未添加MWCNTs的材料分别降低21.5%、12.8%。通过SEM分析碳化层微观形貌发现,碳化层表面一侧形成较厚的致密层,背面一侧孔隙率较大,在碳化层中观测到相互交错联结的MWCNTs,其表面有较多热解产物沉积。MWCNTs的添加增加了碳化层结构强度,促进了致密层的形成,有效提高了RTV硅橡胶的耐烧蚀性能。
