微光学陀螺(micro optic gyroscope,MOG)是一种基于波导环和Sagnac效应的小型化、集成化的新型角速度传感器,因其在综合性能上的潜在优势,有望在智能弹药、无人飞行器和水下无人运载器等小型平台上获得广泛应用。文中简述了3类MOG的基本原理;详细介绍了国内外研究机构在3类MOG技术方案,各光波导、集成光学器件等关键组件的方案及其制造工艺技术等方面取得的进展;展望了MOG的发展前景。
激光遮断法作为非接触式速度测量最典型的方法之一,具有简单、可靠等优点,在轻气炮和电磁弹射等装置的弹丸出射速度测量中应用广泛。针对低弹速、紧凑型电磁炮弹丸发射系统中激光遮断距离小、弹丸通过时间短等不利因素对弹速测量准确性的影响,提出了基于三坐标机遮断距离在线测量的长度测量误差修正方法,以及基于实测光纤及光电转换一致性偏差的时间测量误差修正方法。研究结果表明,基于长度测量误差修正,弹丸速度的修正量为0.69%;基于时间测量误差修正,在弹速范围内,弹丸速度的修正量为1.51%~12.02%。在研制的电磁弹射装置中,利用以上方法成功完成了弹丸速度的测量及其不确定度的评定。
为解决传统毁伤评估方法无法评估轻型装甲车辆整体功能毁伤程度的现状,围绕“对轻型装甲车辆造成严重毁伤”这一毁伤等级要求,从结构损伤、破片损伤、生物毁伤、冲击、超压等方面对杀爆战斗部的动态威力毁伤概率进行评估分析,构建出轻型装甲车辆的综合毁伤评估准则,可从单一毁伤模式综合判断轻型装甲车辆毁伤等级。根据轻型装甲车辆防护特性,选取步战车作为典型目标开展目标易损性分析,设计出等效靶标并进行实弹射击,对其结构、生物、破片、超压、过载毁伤情况进行测试,验证了综合毁伤评估准则能够精准评估轻型装甲车辆毁伤等级,对轻型装甲车辆毁伤评估分析有一定的指导意义。
文中阐述了嵌入式训练基本概念和现状,提出了便携式反坦克武器嵌入式模拟训练系统设计思路,构建了武器嵌入式模拟训练结构,设计了武器嵌入式模拟训练系统评价体系,基于层次分析法计算了评价体系中评价指标权重。介绍了武器嵌入式模拟训练系统的设计,包括基于功能分解的硬件模块设计和基于任务流的软件设计。该嵌入式模拟训练系统可作为相似类产品的设计参考。
针对炮射导弹高过载下的装药结构完整性问题,从回弹性、应变范围、弹性模量和吸能特性对7种不同材料的装药缓冲垫性能进行了对比,结果显示“毛毡+纸板”材料的缓冲垫性能最佳。在此基础上,通过有限元仿真分析了缓冲垫厚度和径向间隙对装药完整性的影响。结果表明,缓冲垫厚度和径向间隙对高过载下药柱的最大应力值有影响,存在最佳缓冲垫厚度和径向间隙,可使得装药内部等效应力值较低。
文中基于零和微分对策理论研究了非仿射导弹拦截系统制导律设计问题。首先构建辅助系统,将系统转化为仿射非线性增广形式;其次将导弹与目标视为对抗双方,根据极大极小值原理,设计最优微分对策制导策略,使得拦截系统能够满足预设的性能指标;接着为了获得HJI(Hamilton-Jacobi-Isaacs)方程解析解,利用积分自适应动态规划技术构建神经网络;然后设计积分型自适应权值更新律,在线学习最优微分对策制导律,通过Lyapunov方法证明了闭环系统的有界性;最后将所提算法应用于非仿射导弹拦截系统。仿真结果表明,导弹视线角速率和相对速率满足目标成功捕获必要条件且脱靶量为1 m左右,导弹能够成功拦截目标。
导轨式靶弹在发射装置上采用倾斜热发射的发射方式,依靠滑块在导轨上运动保证发射过程沿导轨方向运动,靶弹在前滑块离轨后,弹体由于重力作用会绕后滑块旋转,使头部下沉,导致靶弹与导轨存在碰撞风险。为了分析靶弹发射过程的安全性,编写了弹道程序,设置初值并进行积分解算求得各个时刻靶弹的飞行状态和参数。采用ADAMS软件仿真获得影响其发射安全性的相关数据。分析了不同发射条件下,靶弹在发射装置上发射时运动参数的变化规律。采用导轨长度为9 m的发射装置进行60°发射的发射试验,获得了发射过程的离轨时间、离轨速度和低头角等参数,验证了弹道计算和仿真结果的正确性,为靶弹发射安全性设计提供了设计依据。
柔性飘带作为弹丸尾部稳定器,能够为弹丸提供稳定力矩,并具有其独特的优势。文中基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法,对柔性飘带的流固耦合过程进行数值模拟,将模拟结果与文献风洞实验对比,验证了数值方法的有效性。通过数值模拟,研究了来流速度、飘带材料属性以及飘带形状对其阻力特性的影响,所得结论可为柔性飘带稳定弹丸的研究提供参考。
针对遥感图像中目标类型多、目标尺寸小、目标大小差异较大、图像视场大、环境和背景复杂等特点导致其分割困难的问题,提出一种注意力空洞多尺度U-Net (ADMSU-Net)的遥感图像中目标分割方法。ADMSU-Net由收缩子网、扩展子网、空洞残差卷积连接和空间注意连接组成,在收缩和扩展子网中引入空洞多尺度Inception模块,在不增加计算成本的情况下学习多尺度高级特征,在跳跃连接中加入空间注意机制,提取特征之间的空间相关性,提高模型的分割性能。在包含多尺度目标的遥感图像数据集EORSSD上的实验结果表明,该方法是有效可行的,分割准确率为93%以上。
针对整流罩温度场分布易受飞行攻角的影响问题,依据空气动力学理论建立整流罩的温度场模型,将数值计算的精确性与工程计算的高效性相结合,研究飞行器整流罩温度场分布情况,采用Fluent流体力学仿真软件,对基于蓝宝石(Al2O3)的整流罩在20 km高度、飞行速度5Ma、0°~15°不同攻角条件下的整流罩温度场分布进行仿真分析。结果表明: 在0°攻角下整流罩温度场相对于罩轴呈现轴对称分布,在15°攻角下整流罩的表面温度场呈现明显的不对称分布;小攻角飞行条件整流罩迎风、背风侧温度相差较小,15°大攻角飞行条件整流罩迎风面比背风面温度增加208.66 K。研究结果可为高超声速导弹整流罩热防护设计提供参考。
针对线性编队无人机集群多阶段任务可靠性建模问题,首先基于加速时间失效模型构建集群中单架次无人机的多阶段任务可靠性模型;其次将单架次无人机可靠性的量化结果引入线性连续n中取k系统的可靠性模型中,实现集群多阶段任务可靠性建模;最后通过数值仿真算例实现给定任务条件下的集群多阶段任务可靠性计算,并分析无人机数量n、连续失效架次k以及阶段任务中要求最少的无人机数量Nmin三个模型参数对任务可靠性的影响。研究结果可为无人机集群可靠性评估和预测以及作战指挥人员实施任务规划、任务分配和决策提供技术支持。
编译优化是实现当前弹药任务管控系统软件性优化的重要技术途径。随着编译技术的发展,大量成熟的软件优化技术被集成到编译器中,每一项优化技术对应一个或一组编译优化序列,编译优化序列的不同组合会产生不同的软件运行性能。同时从编译过程来看,大部分的编译优化只发生在编译单元内部,因此,为了更好的发挥编译阶段程序优化的效果,提出了Unity编译方法并将Unity编译与OpenTuner相结合,对编译优化序列进行组合优化。实验数据对比显示,Unity编译可降低编译时长15%,优化后软件的性能提升20%。
针对火箭在海上动平台起竖过程中受摇荡运动影响较大的特点,提出卷扬机驱动绳缆的方式对火箭进行起竖。研究基于多体系统动力学方法和船舶耐波性理论,搭建火箭海上动平台绳缆起竖系统模型,采用两根绳缆对称安装的方式进行布置,起竖过程考虑海况对动平台摇荡运动的影响,对不同海况条件下的动力学响应进行研究,分析绳缆的受力情况和起落架运动情况,并与油缸起竖动力学响应进行对比。结果表明: 使用绳缆对火箭进行起竖,其受力振荡幅值随海况等级加剧而增大,钢丝绳最大应力值约为460 MPa,可以满足使用要求;绳缆起竖相较于油缸起竖受力平稳,且单位质量有效载荷所需最大动力仅为油缸起竖所需动力的39.4%,起竖效率更高。研究结果可为海上动平台起竖方式的多样性选择和平台抗风浪设计提供参考。
针对直升机载主动拦截防御系统拦截过程中弹目交会概率问题,根据系统作用原理,建立了拦截火箭弹与来袭弹药交会过程仿真模型,通过仿真计算分析了系统参数误差对交会概率的影响。结果表明: 雷达测距误差和测速误差对交会概率无显著影响,雷达测角误差、伺服调转误差和立靶密集度对弹目交会概率有显著影响。研究结果可对直升机载主动拦截防御系统指标分配和参数优化提供指导。
文中研究落角约束和气动不确定性条件下的机动目标制导控制一体化设计问题。首先,将目标的加速度和气动不确定性考虑为有界的外部扰动。其次,将典型的反步法与动态曲面控制技术相结合,提出了一种固定时间滑模控制方法来解决制导控制一体化设计问题,并通过引入固定时间微分器有效避免反步法中存在的“微分膨胀”问题。然后,借助于固定时间稳定性理论对闭环系统进行了稳定性分析,表明所提方法能够使所有误差信号在任意初始条件下实现半全局固定时间一致最终有界稳定。最后,通过仿真验证了所提方法的有效性。
文中归纳了典型毫米波雷达精确制导武器发展沿革及现状,包括反装甲、反辐射导弹、防空反导导弹等,着重阐述了武器制导部分;总结了毫米波雷达精确制导武器的技术和应用共性问题及特点;归纳分析并得出了多模复合制导、毫米波成像制导以及模块化、系列化、多平台等未来发展趋势。
为了满足中近程导弹适用范围广、精度高的作战任务需求,文中设计了一种在线弹道规划方法。该方法对离线设计的大量弹道进行网格化,并通过树形结构进行存储,以减少存储时占用的空间。在线应用时,采用分段多项式对网格化弹道进行还原,分段多项式的系数通过建立并求解二次规划问题获取,得到控制指令的初值。进一步,利用控制指令对弹道进行积分运算,预测轨迹终点,并根据终点与目标点的误差,建立二次规划问题对控制指令的修正量进行求解。利用MATLAB对该方法进行仿真验证,结果表明该方法能够在较短的时间内完成弹道的优化,得到平滑、连续且满足各种约束条件的弹道。
