动态炸点定位是毁伤评估的重要内容,爆炸声波由冲击波衰减产生,冲击波为超声速且有一定影响范围,因此炸点声定位的精度会受到爆炸冲击波的影响。为探究炸点定位过程中爆炸冲击波段对声定位结果的影响,基于爆炸冲击波压力衰减规律,构建了冲击波衰减为声波的波至时间-距离模型,并将该模型应用于基于时间到达差的定位方法中。以典型的布设方式为例,预设炸点和声传感器基阵位置,计算得到相应的波至时间。基于时间到达差(TDOA)的定位方式反演得到炸点相对于声传感器基阵的位置,比较反演位置与预设位置得到炸点的声定位误差。进一步通过调整预设的炸点位置以及装药质量,分析爆炸冲击波对声定位误差的影响。研究结果表明,装药质量和爆心距离是影响定位误差的主要影响因素;随比例距离增大,冲击波引起的定位误差呈现减小趋势,当比例距离大于18.45时,相对距离误差可降至1%以下。以期为炸点声定位的系统误差修正提供参考,提高炸点声定位的计算精度。

随着现代战争场景的不断复杂化,传统的、仅适用于单一工作环境的巡飞弹已无法满足实际作战需求。跨介质集群巡飞弹凭借其卓越的多情境作战能力,将为现代军事领域带来革命性的变革。文中从巡飞弹的基础设计、跨介质飞行器的独特性能以及集群技术的智能化管理三方面进行了全面分析, 深入探究了跨介质集群巡飞弹的核心理论和技术。最后基于现代战争中装备、指挥及人员的新特点,对未来跨介质集群巡飞弹的发展趋势进行了展望。

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。

针对当前空空导弹的发展趋势,对基于冲压发动机的第五代空空导弹战术特征进行了分析,给出了空空导弹飞行任务(对空作战和对地打击)。参考“流星”空空导弹,考虑未来内埋远程空空导弹小尺寸、远射程、高速度的基本特点,给定二元三波系进气道、旁侧进气凹腔燃烧室和轴对称拉瓦尔喷管,建立起冲压发动机整机计算模型,完成了冲压发动机(小尺寸,直径167 mm)在高马赫数(3.0~5.0)下的三维数值计算和分析,初步验证了冲压发动机作为未来内埋远程高速空空导弹的可行性。

无人机集群技术的快速发展未来战场新的作战模式,主要分析了美国、俄罗斯、以色列、英国等军事强国正在发展的无人机集群作战系统的现状,包括“小精灵”、“郊狼”、“闪电”等无人机蜂群项目和“天空博格人”、“蚊子”、S-70“猎人”等“忠诚僚机”项目,另外还介绍了基于无人机集群技术的美国“金色部落”弹药蜂群项目,在此基础上,在无人机集群作战系统模块化设计、低成本化发展、多平台应用以及前沿技术探索等方面总结分析了未来的发展趋势。

以高斯伪谱法为基础,考虑多段多复杂约束,提出了一种面向突防任务需求,通过罚函数法处理非全程飞行高度与飞行攻角约束的高超声速滑翔式导弹轨迹优化方法。通过仿真结果可以看出,初始状态约束、控制约束、过程约束与终端状态约束均得到了有效控制,且罚函数法处理突防任务段约束相较于常规分段约束法在约束量收束方面更具备优势,能够为后续设计工作保留更多的余量。此外,仿真结果还验证了该方法在不同射程、不同发射点高度和目标点高度条件下的有效覆盖能力。

针对传统末敏弹落点不可控、打击精度不足的问题,提出了一种基于翼伞的末敏弹落点控制技术,采用翼伞代替传统降落伞,实现其落点的精准控制。基于所提出的伞-弹系统,设计了一种基于自抗扰控制技术的伞-弹偏航角精准控制器,并抵消外界风场造成的干扰,弥补末敏弹初始位置误差,实现系统的精准自主操纵。基于上述分析,搭建了伞-弹系统,并进行了实际空投试验。在空投试验中,伞-弹系统的最终落点误差在30 m以内,空中水平最小误差在4 m以内,证明了所提出算法的有效性,为灵巧弹药的设计提供了一种新的思路。

人工智能技术广泛运用于军事领域,显著提升了战斗效率,推动了军事技术的发展。文中对处于人工智能技术在军事领域研究和应用的领先地位的美国状况进行了详细讨论。具体针对人工智能技术在情报、监视和侦察、后勤支持、网络作战、指挥与控制、半自主和自主载具以及自主武器等领域的应用进行了深入分析,预测了未来人工智能技术在军事领域的发展趋势。最后指出对国内军事领域开展人工智能技术研究的指导和借鉴作用。

巡飞弹因成本低、作战方式灵活,近些年在全球局部冲突中越来越多地投入使用,引起了广泛的关注。介绍了国外主要巡飞弹的发展现状,涉及美国、以色列等军事强国的产品,包括“弹簧刀”系列、“郊狼”系列、“立方体”系列、“柳叶刀”系列、“哈洛普”以及“英雄”系列巡飞弹,分析了国外巡飞弹的发展现状,并在低成本化、系列化、多平台投放、隐身化发展及集群作战等方面提出了今后的发展趋势。

半球谐振子的动力学行为是半球谐振陀螺(HRG)功能的物理基础。针对目前国内半球谐振子动力学建模研究中普遍存在的缺乏具体参考来源,以及推导不严密甚至谬误等问题,详细推导了谐振子的动力学建模过程,总结了建模通用的学科背景知识,并梳理出了两大类常用的建模思路,以期为后续的进一步的研究和工程应用提供理论支撑。首先,对于半球谐振子动力学建模所通用的弹性薄壳理论进行了概括,包括描述应变和位移关系的弹性几何方程和将应变和应力联系起来的胡克定律;然后介绍了在早期理论研究中常用的基于达朗贝尔原理的建模方法,通过建立平衡方程以及载荷分析求解得到谐振子的二阶振动方程;最后介绍了由国外引入的基于拉格朗日力学的建模方法,通过计算谐振子整体的动能以及应变势能,并代入拉格朗日方程推导出谐振子的二阶运动方程,该方法在最近几年内也开始被国内的研究者所重视。

In order to investigate the blast resistance of a 316L stainless steel honeycomb sandwich structure, a honeycomb sandwich structure was designed and fabricated using 316L stainless steel powder by selective laser melting (SLM). Concurrently, solid panels of equivalent surface density were produced by this method and constituted the control group. The mechanical behavior of the structure under near-field static explosion load is obtained through static explosion experiments and LS-DYNA simulation experiments, and the propagation mode of the stress wave within it is investigated in order to elucidate the underlying anti-explosion principle. Moreover, optistruct is utilized to optimize the topology and structure of the structure, with the objective of enhancing its blast resistance. The findings indicate that the backplate deflection of the porous sandwich structure is diminished by 13.2% in comparison to that of the plate with isoplanar density, thereby enhancing blast resistance. The established numerical model of fluid-solid coupling is capable of describing the three phases of the static explosion experiment, namely the shock wave propagation phase, the fluid-solid coupling phase, and the inertia phase. The explosion experiment yielded definitive results at the center of the target plate, thereby demonstrating that the "川" crack is caused by residual core layer extrusion. Moreover, the core layer deformation failure mechanism for the honeycomb panel was observed to manifest as in-plane stretching and tearing. The optistruct optimization results demonstrate the formation of a triangular skeleton and circular holes, alternating with corrugated plates. The structure, optimized for a corrugated core target plate, displays enhanced resilience in comparison to the optimization of a traditional honeycomb sandwich panel. The explosion load backboard deflection exhibited a 25.4% reduction, the peak pressure behind the plate demonstrated a 17.6% reduction, and the blast resistance was significantly enhanced. In comparison to honeycomb panels, the circular hole structure has been demonstrated to reduce the backplane deflection by 38.1%, while the triangular hole structure has been shown to reduce the peak pressure behind the plate by 22.4%.

为提高多爆炸成型弹丸(MEFP)对装甲目标的侵彻效能,基于端面MEFP的设计理念,构建了一种端面组合式环向双层MEFP装药结构,可以对装甲目标实现多点位毁伤。利用LS-DYNA软件研究了辅罩厚度、辅罩曲率半径和辅罩跨度对MEFP战斗部成型效果和侵彻性能的影响。研究结果表明:当辅罩壁厚增大时,辅罩弹丸速度逐渐减小,中间辅罩弹丸飞散角逐渐减小,外围辅罩弹丸飞散角逐渐增大;当辅罩曲率半径增大时,辅罩弹丸速度逐渐减小,中间辅罩弹丸飞散角逐渐增大,外围辅罩弹丸飞散角逐渐减小;当辅罩跨度增大时,辅罩弹丸速度逐渐增大,中间辅罩弹丸飞散角减小,外围辅罩弹丸飞散角增大;该MEFP可贯穿15 mm厚45#钢靶,从而有效提高毁伤元的数量和毁伤面积。

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。

主动侧杆是飞机飞行姿态调节的关键操纵装置。在飞机自动驾驶模式下,主动侧杆随动功能通过实时跟踪飞机的控制指令,增强飞行员对飞行状态的感知,从而有效提升飞行安全性。然而,系统中的未知干扰力矩会导致主动侧杆随动跟踪精度下降。为了解决这一难题,文中设计了一种基于复合非线性反馈-自适应积分滑模的主动侧杆随动控制方法,在复合非线性反馈控制算法基础上加入积分滑模控制算法。其中,复合非线性反馈控制能有效改善系统的稳态性,自适应积分滑模控制能有效抑制系统未知干扰。实验结果表明,所提出的改进飞机主动侧杆随动控制算法与传统复合非线性反馈控制算法相比,调节时间减小约41%,稳态误差减少了约93.6%。此外,在加入常值扭矩扰动下与传统PID算法相比,改进后的随动控制算法调节时间减少了约79%。改进后的主动侧杆随动控制算法显著提升了系统的控制精度和响应性能,并且具有良好的抗干扰能力。

发射药的装药质量是影响火炮武器作战性能的关键因素,而炸药粉末多为混合粉末。为了提高大长径比混合粉末柱体的等静压成形品质,采用连续体塑性理论描述柱体成形过程的力学行为,分别使用Shima-Oyane模型和Ogden模型作为粉末柱体和橡胶包套的材料本构模型,借助非线性有限元软件MSC.Marc建立了大长径比柱体等静压成形仿真模型,基于该仿真模型探究了柱体的成形机理,对比研究了等静压工艺参数对柱体成形质量的影响规律。结果表明:所建立的仿真模型能很好地反映柱体等静压成形特点;等静压最大压强和最大压强保压时间是影响柱体成形品质的关键因素,当压强达到240 MPa并保压超过400 s时,柱体整体相对密度达到了97%以上,密度分布差在0.5%以下。实验结果验证了仿真分析结果的准确性,长径比约5∶1的柱体达到了较高的工艺标准,满足了工艺需求。

针对卫星通信安全性不高、易被截获、频谱资源紧张的问题,提出一种多层加权类分数阶傅里叶变换(ML-WFRFT)与多输入多输出(MIMO)技术相结合的通信系统。ML-WFRFT提高了信号的抗截获性,MIMO技术提高了频谱利用率,并且对基于高阶累计量(HOC)的识别方法进行改进,通过识别概率定量分析了通信系统的抗截获性能。随着调制阶数的增大,抗截获性能在不断增强,当两个调制阶数分别为0.7,0.8,信噪比在[0,2]范围时,QPSK信号的正确识别概率小于0.06。

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。

面向长航时、高精度的自主导航技术需求,系统梳理光学陀螺旋转调制惯导系统的发展历程及关键技术现状具有重要的现实意义。首先,基于惯导系统误差特性,阐述了旋转调制技术的基本原理。其次,系统回顾和梳理欧美等西方国家旋转惯导系统发展历程,分析了系统发展演变后的技术逻辑,总结了我国旋转惯导系统的研制现状。最后,立足于提高系统自主导航精度,从旋转策略优化、误差标校、初始对准3个方面分析了旋转惯导系统需解决的关键技术及研究现状。在总结光学陀螺旋转调制惯导系统及关键技术发展基础上,针对后续旋转惯导系统研究提出了几点思考,为高精度自主导航技术研究提供参考。

为探究发射过程中液柱平衡体对单兵筒式武器射击稳定性的影响,对基于液柱平衡体的单兵筒式武器动力学特性进行研究。通过分析采用液体平衡发射技术的单兵筒式武器发射过程,建立其受力模型;利用Fluent流体仿真软件建立喷管气液两相流仿真模型,重点分析液体工质对喷管推力的影响特性;并分析了液柱平衡体影响下单兵筒式武器膛线导转侧力的变化规律。研究结果表明:液柱平衡体对单兵筒式武器射击稳定性影响较大,有必要进一步优化设计。

针对巡飞弹药巡飞航迹规划算法设计以及作战任务想定,结合一种基于二维和三维数字地形的空间模型,提出基于自然界蚂蚁觅食的最短路径理论的航迹规划算法,实现巡飞弹药执行对既定作战区域定点威胁目标避障巡飞的航迹规划方案,对巡飞弹药已建立的环境中进行飞行模拟仿真和结果分析,验证了蚁群算法的正确性和有效性。

提出了一种基于连续匹配的航向解算与组合导航算法,实现了利用小视场角制导相机解算航向,为无人机提供了一种低成本的航向量测与组合导航方案。首先基于连续匹配得到的本质矩阵计算出姿态增量,然后通过首帧姿态矩阵与联合标定矩阵计算出当前帧的航向角,在此基础上基于惯性导航姿滤波设计了MEMS导航解算与视觉连续匹配的融合算法。最后为验证所提算法的精度与计算效率,搭建了惯性/视觉组合装置及挂飞试验系统。飞行试验结果表明,针对像元数为1 920×1 080的相机在80~200 m相对高度飞行过程中,匹配成功率达到99.6%,0.5 h航行中航向计算精度优于0.21°,更新频率优于20 Hz,与传统方法相比具备较高的匹配成功率、航向计算精度,并具有更低的时间耗费。

针对深水炸弹水下爆炸威力毁伤测试试验时现有全备引信不能满足试验使用需求的问题,在原全备引信的基础上开展了一种安全型的起爆试验用引信设计研究。该引信结构主要由密封保险、水压保险和辅助保险机构等组成。通过采用非线性有限元软件AUTODYN进行数值仿真分析和水下解除保险试验验证相结合的方法,对密封保险机构中电雷管炸通密封结构进水口过程进行了数值模拟分析和试验验证,数值模拟与试验验证结果基本一致。试验引信通过跌落、运输、振动和水下起爆试验验证,结果表明:该试验引信能够满足勤务处理安全性要求,能够较好地解决深水炸弹水下爆炸试验中操作安全和工作可靠问题,具有一定的工程应用价值,可向其他类似水下爆炸试验推广应用。

现代化战争对精确制导弹药的依赖越来越重,科学分析导弹脱靶的影响因素对于提升导弹命中精度有着显著意义。随着云计算、边缘计算、物联网和大数据挖掘等新技术的不断发展,尤其是数字孪生技术在各行业的落地,尝试采用数字孪生技术研究影响导弹脱靶的关键因素。首先,基于云边协同计算的理念构建导弹的数字孪生模型,在“云-边-端”3个层次上实现导弹物理实体的数据采集、边缘侧数据超限判断及云端脱靶诊断和分析,完成导弹物理实体和云端数字孪生模型之间的映射和数据交互。然后,利用导弹历史脱靶时的超限参数数据,构建无向关系图,进而定性分析导弹脱靶和参数超限之间的关联关系。同时,利用无向图中节点度数、紧密度和介数,定量计算出各超限参数对导弹脱靶的影响程度,获得关键参数和参数组合。最后,以某反坦克导弹为例,验证了所提出方法的可行性和有效性。

针对遥感图像(RSI)中的目标相对较小、形变多样,且包含分布不均匀的非目标和背景等问题,提出一种基于空洞空间金字塔池化U-Net的遥感图像多目标检测方法。该方法利用空洞多尺度卷积提取多尺度目标的分类特征,运用空洞空间池化金字塔模块扩大卷积特征图的感受野,提取更充分的目标特征,并采用注意力机制、残差连接和长跳跃连接充分保留卷积层提取的 RSI的敏感特征。在公开遥感图像数据库EORSSD上的实验结果表明,所提出的方法能够从复杂多样的RSI中检测多尺度目标,检测精度为96.56%。

随着计算机软硬件技术的持续进步,机载计算平台集成的任务功能日益增多,导致平台内部的计算需求在规模和复杂性上不断攀升。面对智能化应用的迅猛增长,传统的单一处理器架构已不足以应对多样化的复杂任务。为此,基于OpenVPX标准,定义并设计了一种符合硬件开放式架构的3U异构融合处理模块,以适应多种复杂任务的需求。文中还提出了一种异构计算资源池化技术,旨在实现多类型任务应用的快速部署和高效运行,同时降低通信延迟,显著提升计算平台的处理能力和适用性。最后进行了实验验证,结果表明与多CPU架构相比,文中所设计的异构融合处理模块在执行特定神经网络算法时,处理时间缩短了约4.8倍,证明了其在性能上的显著提升。该研究成果不仅展示了异构融合处理模块在机载智能计算应用中的显著性能优势,而且为航空计算平台的未来发展提供了创新的解决方案和技术支持。

针对现有算法特征学习能力欠佳、检测精度不高、计算量大等问题,提出一种基于YOLOV5s改进的多尺度目标检测算法AEM-YOLOV5(AFPN-EMA-MPDIoU-YOLOV5)。首先,在颈部网络引入AFPN渐进特征金字塔网络,以渐进的方式融合图像底层详细信息和顶层高级语义特征,增强了网络特征融合效果;其次,在每个检测分支前增添EMA注意力机制模块,跨空间聚合像素级特征,提高了复杂场景下对多尺度目标的关注程度;最后,使用MPDIoU替代YOLOV5原有C_IoU边界框损失函数,解决了预测框宽高比相同但绝对值不同时C_IoU退化的问题,使回归结果更为准确。实验结果表明,改进后算法在RSOD数据集上P_mAP50达到94.5%,FPS达到42 frame/s,模型大小为14.8 MB。与现有算法相比,改进后算法性能显著提升,可满足军事目标检测的实时性要求、模型轻便。

为探究头部密实且小长径比的爆炸成型弹丸(EFP)后效碎片云特性,研究中采用FEM-SPH算法,针对长径比为1.2的紫铜和镍合金两种EFP模拟弹开展碎片云形成过程分析并进行拓展研究。研究发现:小长径比弹丸侵彻后效碎片云呈现由微小弹靶碎片组成的椭球状结构,弹丸尺寸和侵彻速度的增大使靶后形成数量更多且速度更高的碎片云,镍合金剩余弹丸以镦粗状存在于碎片云头部,对后效靶造成二次侵彻,而紫铜破片破碎程度较大,对后效靶形成较大面积毁伤区;在弹丸密度一定的情况下,靶板强度主要影响碎片云轴向膨胀能力,而对于不同弹靶材料,碎片云径向膨胀能力主要取决于弹靶材料密度比ρ_b。研究结论对EFP战斗部后效威力设计具有重要意义。

异源景象匹配作为一种重要的辅助导航手段已经被广泛研究,但受到异源图像对之间非线性辐射失真和几何变形的影响,实现异源图像的匹配仍然是一项具有挑战性的任务。为了解决这些问题,提出了一种具备旋转和尺度不变性的异源景象匹配方法以同时估计异源图像对之间的旋转、尺度和位移变化。首先,基于图像局部的结构关系,利用局部自相似描述子进行特征描述以抵抗非线性辐射差异和局部变形的影响。再结合对数极坐标变换将图像整体的旋转和尺度变化正交展开并分别在笛卡尔坐标系上表示。最后,利用位移估计以及旋转和尺度估计的连续性,构造了一个五维特征描述符,并利用相位相关方法同时估计图像的旋转、尺度和位移变化量。在3种常见类型的异源图像匹配任务上进行的实验表明,文中的方法相较于当前其他先进的方法,在匹配正确率方面至少能提高4.5%,这突出了其在异源景象匹配领域的有效性。

图像匹配在无人机视觉导航中起着至关重要的作用,在该领域已经出现了较多优秀的图像匹配算法,但对于不同季节下异源图像匹配尚鲜有报道。为进一步扩展该领域的研究工作,针对不同季节下异源图像匹配困难的问题,提出了一种基于模糊信息粒的图像匹配算法。首先,根据卫星图像和无人机航拍图像的地面分辨率确定无人机航拍图像的尺度缩放系数,进而对无人机航拍图像进行尺度预处理;其次,基于模糊信息粒建立图像匹配方法,对提取到的图像边缘进行相似性匹配,得到无人机航拍图像与卫星图像的匹配位置;最后,在冬季与夏季的无人机航拍图像和卫星图像数据集上进行验证。实验结果表明,该算法具有较强的鲁棒性,提高了图像匹配精度,为无人机视觉定位提供了一种新的思路。

针对飞行器惯性导航系统需要在发射前通过初始对准获取航向角的需求,提出了一种基于结构传递的间接初始对准方法。将初始对准过程分解为飞行器总装过程中的总装对准与射前对准,通过基面转换装置与飞行器表贴棱镜实现了飞行器惯性导航系统航向角的传递与测量。通过理论误差分析与地面试验表明:该方法可满足一般技术验证类演示验证飞行器的初始对准精度要求;成功避免飞行器上设计额外的初始对准窗口,简化飞行器发射场地需求,有效缩短飞行器在发射前的准备时间。

红外制导技术已用于多种精确制导武器,介绍了世界上典型的红外精确制导武器的发展现状,包括空空、反舰、面对空、空对面、反坦克和多用途导弹等,涉及便携式发射、地面车辆、飞机和舰船等多种发射平台,在此基础上总结分析了红外精确制导武器的特点,并在多光谱成像制导、多模复合制导、非制冷红外制导武器发展、多平台多功能应用、人工智能等新技术应用、以及模块化、通用化、标准化、系列化发展等方面提出了今后的发展趋势。

为提高无人机群在未知环境中的区域搜索效率,提出一种多无人机协同区域搜索策略。首先,根据区域搜索任务需求,建立包含区域覆盖率、区域不确定度、目标存在概率三种属性的区域信息地图;其次,以最大化搜索效率、同时最小化无人机搜索过程中的能耗为目标,建立无人机区域搜索滚动时域优化目标函数,指导无人机在线决策搜索路线;然后针对传统群智能优化算法易陷入局部最优的缺陷,设计差分进化粒子群混合算法在线求解该多目标优化问题,提高算法的寻优性能,从而提高无人机的搜索效率。最后,通过数值仿真实验,对所提算法进行验证,仿真结果表明,文中设计的基于差分进化粒子群混合算法的多无人机协同区域搜索策略与传统的群智能优化算法相比具有更高的区域搜索效率。

为了研究卵形弹在宽速域条件下的侵彻威力,通过ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,在不考虑装药冲击响应特性的前提下,对卵形弹侵彻混凝土靶板进行数值模拟,重点研究了在2.0Ma~6.0Ma撞击速度下,弹体材料、曲径比、长径比和质量对侵彻性能的影响。结果表明:随着着靶速度的提升,弹体无量纲侵深均呈现先上升后下降的趋势;同时,相比93钨合金和TA7钛合金材料,弹体材料选用G50合金钢侵彻性能更佳;曲径比在低速侵彻时对无量纲侵深影响显著,在超高速侵彻时影响程度降低,弹体最佳曲径比为3~4;长径比在低速侵彻时与侵深呈正相关,在超高速侵彻时呈负相关,无量纲侵深随长径比的增大而减小,弹体最佳长径比为4~5;质量对侵深影响显著,对无量纲侵深和临界转化速度影响较小;临界转化速度出现在3.5Ma~4Ma。

微加速度计由于其体积小、测量精度高等优点广泛应用于惯性导航等领域,基于光学测量原理的MOEMS(micro-opto-electro-mechanical system)加速度计不易受电磁干扰,拥有更高的测量精度,具有良好的发展前景。外界环境的变化会对微加速度计的性能产生不利影响,特别是环境温度的变化,高精度微光学加速度计的光腔长度对于温度十分敏感,从而导致探测精度下降,因此提升其温度稳定性势在必行。进行温度控制是降低微光学加速度计芯片热效应的最有效方法,针对所设计的三明治式芯片级封装的MOEMS加速度计,提出了一种基于遗传算法和模糊PID(proportional-integral-derivative)控制的闭环温度控制方案,设计温控电路并使用单片机作为主控芯片,确定被控对象模型后辨识传递函数,同时对系统温度控制参数进行调试整定。文中研究的三明治式微光学加速度计封装结构为温度控制提供了条件,基于模糊逻辑和遗传算法对PID控制参数进行优化的温度控制方案具有良好的控制性能,调节时间快,在理论上使温度控制误差有数量级的减小,有效降低高精度微光学加速度计芯片的热效应。该温度控制方案具有良好的鲁棒性,对其他具有小型半封闭结构的微传感器同样具有实际应用价值。

为研究低小慢无人机在破片打击下的毁伤效能,建立了破片对无人机毁伤效能的评估模型。通过数值模拟分析单枚破片在不同初速、直径和材料条件下对目标各个舱段的毁伤概率,并采用蒙特卡洛法进行了多次射击仿真。研究结果表明,破片的初速、直径和材料对毁伤概率有显著影响,其中初速和直径的增加显著提升了毁伤概率,但在900~1 500m/s的速度范围和4~8 mm的大直径条件下,效能提升趋于饱和。而多枚破片的打击显著提高了毁伤概率,表明在破片数量增加的情况下,毁伤效能大幅提升,使破片数量成为影响毁伤效果的关键因素。基于研究结果,选择2~4 mm的破片直径、600~900 m/s的初速以及适当的材料,可以优化破片战斗部的设计,从而提升其对无人机的毁伤效能,为无人机毁伤效能的精准评估和作战决策提供科学依据。

针对风电机组轴承故障样本少且诊断准确率低的问题,提出一种基于数字孪生的风电机组轴承故障诊断方法。构建了风电机组的数字孪生系统,为风电机组轴承故障诊断提供了数据来源。基于希尔伯特黄变换对轴承振动信号增强处理,实现了振动信号样本数据的增强,减少振动信号噪音。建立了风电机组轴承故障的卷积神经网络模型,以数据增强的样本作为诊断模型的训练与测试。实验验证了所提方法的可行性与有效性,解决了一维振动信号的数据增强,提高了风电轴承故障诊断准确率与稳定性。

针对铰链力矩风洞试验中的动态载荷问题,研制了动态载荷监视预警系统,用于试验中动态载荷的实时监视预警。给出了动态载荷监视预警系统的软硬件组成和设计方案,动态载荷数据处理方法,以及系统预警的临界限值设定方法,并进行了系统的应用验证。研究结果表明:动态载荷监视预警系统能够有效预警铰链力矩试验中存在的动态载荷,通过调整操纵面/天平系统的固有频率,避开流动分离产生的气动激励频率,能够避免相同操纵面偏度下大幅值动态载荷的产生,从而保证试验安全和试验数据可靠。

研究了一种海绵层适配器的快速设计方法,在满足总体指标要求下可快速设计出符合约束条件的适配器结构参数。利用离散混合约束方法,将适配器的离散变量转化为连续变量;利用刚性梁简化导弹、非线性弹簧简化海绵层进行参数化建模;对拉格朗日乘子法进行改进,结合优化策略将约束优化问题转为无约束优化问题,对离散混合约束优化数学模型寻优,快速获得满足要求的适配器结构参数。优化后的结构尺寸能够使适配器前、中、后变形量近似相等,在导弹存储时不发生倾斜。该方法能够自动探测结构的优化解,设计师仅需从中挑选出与实际工况相似的结构尺寸进行设计,快速可靠。

针对大长径比固体火箭发动机地面试验中出现的分段不稳定燃烧现象,通过声腔频率分析获取其燃烧室压强振荡频率分布范围,从声-涡耦合及推进剂燃烧响应角度分析了两段燃烧不稳定现象的主要因素,设置对比试验,对比同一装药构型、不同推进剂配方发动机出现的燃烧不稳定现象,结合起振初期、中期与结束时刻的燃烧室声腔模态、燃烧室流场涡结构计算结果以及T型燃烧器压强耦合响应函数测试结果判定:发动机工作初期产生的不稳定燃烧现象是由于燃烧室装药构型导致的旋涡脱落频率与燃烧室声场频率相近产生耦合增益,诱发燃烧室压强振荡;发动机工作至末期,其不稳定燃烧频率不同于初期的频率范围,存在多倍频等特征,该段不稳定燃烧是由于推进剂燃烧响应引起的。从地面试验中发生的两段不稳定燃烧结果开展分析,为固体火箭发动机的优化设计与工程设计中有效规避此类问题提供参考。

无人机在军事、民用等领域都扮演着极其重要的角色,单架无人机往往不能满足实际需求,而无人机集群不仅可以弥补单架无人机在其执行任务时的固有缺陷,实现能力互补、高效完成任务,而且无人机集群的协同控制可以更合理地利用、整合资源,使整体性能或整体效益达到最大。因此,从无人机集群任务分配的集中式、分布式、集散式控制系统结构3个方面进行全面的分析和总结,同时就这3种结构的任务分配方法、信息传输方式以及优缺点、适用范围进行了深度的剖析和阐述,为无人机集群任务分配控制发展提供理论基础,对未来无人机集群控制技术提供一定的参考。