为使初容室缩短工况下弹射压力冲击得到有效平滑,采用RNGk-ε湍流模型、有限速率/涡耗散模型和动态分层动网格技术,建立了耦合导弹运动、二次燃烧和环形隔板障碍物的数值流动模型。在实验数据验证模型可靠性的基础上,分析了初容室缩短200mm及布置环形隔板后流场特性的变化,研究了在初容室缩短工况下,环形隔板平滑压力冲击的有效性。结果表明:初容室缩短200mm时,燃气反射点向筒轴线靠近,导流锥下部的回流区变小,燃气扩散进程提前;最下方隔板能有效延缓燃气向上扩散,第5个隔板对燃气有引流作用,隔板间的障碍腔有储存氧气的功能;布置高50mm的第5个隔板后,能使压力冲击得到有效平滑,此时导弹加速度峰值减小6.7%,出筒速度增加0.42%,出筒时间延迟2.85%。
针对大直径固体火箭发动机复合喷管的热结构耦合问题,编写了非均布载荷与非均布对流换热系数子程序,采用三维有限元方法,获取了在热载荷与内压联合作用下热防护材料内部温度场与应力场分布。研究表明,热载荷是引起喉衬应力与壳体应力的主要原因。其次,小界面间隙对热防护材料内部应力强度影响不明显。最后,采用文中数值方法,为喷管界面搭接与缝隙设计提供指导,也可应用于评估喷管热防护与结构强度安全余量。
激光编码是激光半主动制导武器抵抗激光有源干扰的重要措施,从抗干扰角度出发,设计了一种新的编码——双脉冲伪随机编码,给出了一种软硬件相结合的译码方法,并对该种编码的抗干扰性能进行了理论分析。分析结果表明:编码中的伪随机编码可用于抗激光欺骗干扰,双脉冲设计可用于抗高重频激光干扰,译码整形后的方波脉冲宽度越窄,抗高重频干扰的效果越好。
在文中设计中,串联增强型六极轨道电磁发射器可获得高的电感梯度和良好的磁屏蔽效应,这些性能在新型电磁发射器中起着重要作用。由于电感梯度是影响超高速发射和降低大电流的决定性因素,因此文中设计了一款新型电磁发射器并研究了电感梯度在双抛体运动区域的分布问题。在文中研究中,将提出3种典型串联增强型六极轨道的连接方式,并采用有限元模拟进行比较分析。理论分析和数值仿真结果表明,A构型的磁屏蔽和电感梯度性能优于其它两种构型配置。
为获得3段型包覆式复合侵彻体,采用非线性动力学软件AUTODYN-2D对包覆式复合侵彻体的形成过程进行数值模拟,分析相关参数对3段侵彻体成型的影响,结果表明:当包覆式聚能装药长径比为0.31~0.36,包覆物为球冠形,包覆物和药型罩间距和药型罩直径比值为0.005时,形成的3段侵彻体性能最优。并将成型的包覆式复合侵彻体对间隔钢靶进行侵彻模拟,结果表明:前两段侵彻体可为包覆有活性材料的复合侵彻体开辟无能耗通道。
针对飞机抗毁伤能力评估的重要性,为提高评估的速度以及评估的客观性,提出了基于BP神经网络的飞机抗毁伤能力评估方法。从飞机敏感性、易损性、战伤抢修性和作战能力4个方面构建了飞机抗毁伤能力评估指标体系,通过抗毁伤能力评估参数对神经网络进行训练,构建出可对飞机抗毁伤能力进行评估的BP神经网络。通过构建的网络评估模型对专家评估值与网络评估值之间的误差进行分析,验证了基于BP神经网络的飞机抗毁伤能力评估的可行性。
为了解决某亚音速破甲弹弹底破片质量过大、回飞伤及射手的问题,应用AUTODYN-3D软件对三种不同弹底结构的破甲弹起爆后的破碎过程进行了数值模拟,结合弹底结构发射强度的计算和校核,给出了满足发射强度要求的弹底结构参数。3mm等壁厚球形弹底为比较合适的弹底结构,产生的破片质量最大只有0.17g,对发射系统和人员的威胁很小。
为了提高磁通门的动态测量范围、测量精度及其工作稳定性,提出了一种以DSP数字信号处理器为主的磁通门信号处理方法。根据双铁芯磁通门的基本原理,对磁通门感应信号进行模数转换、数字波形“门”处理和数字带通滤波等数字信号处理。仿真结果表明,此种磁通门数字信号处理方法可有效减少磁通门噪声,提高磁通门灵敏度和测量精度,为数字磁通门磁强计的应用研究提供了参考。
姿态脉冲控制技术在导弹设计中的应用与研究基于大气层内飞行目标姿态脉冲控制技术,设计利用姿态脉冲发动机产生的脉冲推力实现对导弹攻角的控制。采用相平面方法给出了不同飞行环境下脉冲发动机周期性点火的工作过程以及对导弹运动姿态的控制结果,推导出计算脉冲发动机数量的解析公式;同时对脉冲发动机快速建立攻角和周期性点火保持稳态攻角的两个工作阶段进行数值计算与仿真分析,实验结果表明该控制技术的可行性,为导弹姿态控制设计提出一种快速、高效的解决方法。
针对机载武器传递对准中杆臂效应动态补偿这一技术难题,提出了一种改进的杆臂效应动态补偿方法。通过建立机翼的挠曲模型,得到挠曲变形作用下的标称动态杆臂矢量;结合动态杆臂,详细分析了杆臂效应的动态补偿机理;采用“速度+姿态”匹配传递对准模型对所提方法进行了分析与验证。仿真结果表明,所提方法能够有效解决杆臂效应的动态补偿问题。
图像导引头具有视场角度小,识别距离近的特点。为满足武器系统对目标截获概率的要求,需要设计导引头搜索方案以扩大导引头的视场范围。采用侧向一维搜索方案,可以减小搜索过程图像移动、变化对射手识别目标带来的不利影响;选择等角速度扫描与等线速度扫描两种扫描速度。对两种搜索方案进行仿真对比分析,仿真结果表明,设计的导引头搜索方案能满足搜索视场及停留时间的要求。
针对发射装置中双滚珠丝杠机构运动不同步问题,文中以某车载发射装置双滚珠丝杠传动机构为研究对象,利用全微分法建立了不同步误差分析的数学模型。通过分析模型中的误差传递函数,得到了各主要误差源对不同步误差的影响权重。最后计算了机构的最大不同步误差。文中的分析结果可为机构中各构件的制造公差和装配公差的合理分配提供理论依据,为发射装置的设计提供参考依据。
文中通过搭建半实物仿真的测试环境,对某型智能弹药软件进行基于黑盒测试的系统测试。该方法有效提高测试效率,并提出了测试用例复用的研究思路,为搭建多模态测试系统通用测试用例库提供设计依据。
为研究带导流片的三维环形驻涡燃烧室(TVC)的性能,对不同导流片结构参数下TVC的速度大小及旋涡分布、出口温度分布、总压损失系数、燃烧效率进行了数值研究。结果表明,引入导流片的三维环形TVC,能够形成较好的双旋涡结构,增强掺混及火焰稳定,改善出口温度分布均匀性,提高燃烧效率。导流片结构参数在c/H₁=0.2、e/B=0.2、b/L=0.1时燃烧室凹腔旋涡较大、燃烧效率较高(97.97%)、总压损失系数较低(3.95%)以及出口温度分布较为均匀。
为研究固体火箭发动机点火建压过程对药柱结构完整性的影响,设计了一套冷气增压系统。利用该系统对模拟火箭发动机进行冷气增压实验,得到了药柱所受的压力变化曲线。同时,利用计算机软件对冷增压过程进行流场仿真,对试验药柱进行数值仿真,将试验和仿真结果对比,吻合良好。结果显示,在药柱所受压力的压力峰到来时刻,药柱应变最大,说明固体火箭发动机在点火过程中产生的压力峰是影响装药结构完整性的重要原因。
为研究周期胞结构液态复合装甲抗射流侵彻性能与胞内液体密度的关系,文中采用理论分析和LS-DYNA有限元仿真的手段进行了射流侵彻饱含不同密度液体密闭结构的影响研究,得出了液体密度与射流径向扩孔及液体径向汇聚之间的理论关系和射流受干扰的仿真结果。研究结果表明,随着液体密度的增大射流扩孔半径减小、径向汇聚增强,断裂时间延迟、受干扰速度区间减小、剩余穿深能力增大,从能量耗散角度来说仿真结果与理论分析相吻合。
现代防空作战中,地对空雷达干扰系统常常会被关注一个问题:能掩护多大RCS的地面目标。针对这一问题,提出了系统可掩护的目标RCS的建模方法。该方法考虑了对作战对象不同体制雷达的干扰压制系数和对不同作战对象的战术要求最小干扰距离。仿真实例分析表明,干扰同一体制机载、弹载雷达时,干扰站配置距离越近可掩护的目标RCS越大;当干扰站配置距离相同时,干扰常规脉冲雷达时可掩护的目标RCS明显大于干扰PD体制雷达时的情形。
在地磁测姿中,需要用地磁传感器来测量实际环境的磁场强度作为测量姿态角的重要信息。由于地磁传感器在实际测量过程中,受弹体本身磁体干扰、测量环境、安装误差等影响会产生误差,所以必须对其进行标定才可以得到有效准确的地磁测量值。文中使用多位置法结合最小二乘法对地磁传感器进行标定。通过实验证明,利用文中方法可以使磁场强度的测量最大误差控制在50nT内,满足实际工程需要,是一种相对简便精确的地磁传感器标定方法。
针对交互式多模型算法(interactingmultiplemodel,IMM)存在模型集设计困难的问题,提出一种改进的IMM算法。该算法将当前统计模型(currentstatistical,CS)融入到Bayesian-Fisher混合模型中,实现对加速度均值的在线自适应调整,从而提高对过程噪声协方差的估计精度,减少模型失配。同时,对匀速模型(constantvelocity,CV)进行改进,并将改进的CS、CV模型在IMM算法的体系下进行交互。仿真结果表明,改进的IMM算法能快速响应目标状态的变化,取得优于IMMCVCA、IMMCVCS、IMMCVCACT以及IMMCVSTMIE的跟踪性能。
为分析悬臂斜坡构型对超燃燃烧室內燃料的掺混效果以及射流的穿透深度改进效果的影响,采用数值方法对不同三维尺寸的悬臂斜坡喷注器的流场情况进行模拟研究。结果表明:斜坡压缩角增大对流场的掺混效果影响不大但可以增加射流穿透深度,同时也带来更大的总压损失;后掠角度的增加可增强掺混,但也造成总压损失的增加和穿透深度的减小;悬臂宽度在一定范围内适当减小可有效增加近场的穿透深度以及远场的掺混效率,减小总压损失。
为了验证旋转折叠翼的展开性能,对一种转接摆杆驱动的小型旋转折叠翼方案进行研究:应用理论力学的拉格朗日方程,得出了理想化模型的展开运动方程,并通过MATLAB进行数值求解,分析了铰链点的位置范围;应用多体系统动力学理论,在ADAMS中建立了该方案的虚拟样机,仿真分析了动力学运动规律。仿真结果表明两种分析方法得出的小型旋转折叠翼展开运动规律相同;满载情况下,该方案的展开时间满足设计要求。
鉴于由国产传感器构成的爆炸场冲击波测试系统的动态特性不理想,引起冲击波测试数据失真的问题。为了改善传测试系统的动态特性况,使用BP神经网络、测试系统输出、测试系统理想模型分别构建系统辨别神经网络模拟和动态补偿神经网络模型的方法,经过训练和比较,最终得到具有动态补偿特性的测试系统模型。实验结果表明,该方法能够提高测试系统的有效工作频带。
针对小型战术导弹以一定角度攻击目标的问题,文中提出了一种基于观测器的有限时间收敛制导律。利用非齐次干扰观测器对系统未知扰动进行估计,避免了制导律可能带来的抖振问题,采用幂次自适应趋近律,使得视线角及视线角速度在该制导律下能够快速的收敛至期望值,同时满足脱靶量和攻击角度约束要求,相比于传统制导律,具有一定的优越性。数值仿真结果表明了该方法的有效性。
基于反航母作战面临的巨大困难,提出一种基于无人机的小型封锁弹药毁伤航母作战模式,建立了BAP100小型封锁弹药仿真模型。运用Autodyn对无人机小型封锁弹药毁伤(侵爆)航母进行仿真,仿真结果显示:弹头附近出现一个深度约57mm左右小坑,无法将航母甲板击穿,甲板表面很大范围内出现高低不平毛刺现象。单枚弹药对航母的毁伤不是致命的,但这种小坑与毛刺能够限制航母的载机起飞、降落,对于反航母作战将具有实际意义。
弹丸初速是气体炮试验设备中最为重要的技术指标。为了合理的提高气体炮弹丸初速,建立了弹丸初速的影响因素计算模型,利用气体炮内弹道方程验证了计算模型的准确性。计算分析了气体炮中气室容积、气室初始压力、发射管长度三个影响因素对气体炮弹丸初速的影响。计算结果表明增长发射管长度可以有效合理地提高气体炮的弹丸初速,降低炮口压力值,加强气体炮的发射稳定性。该研究结果能够为气体炮的设计和优化提供一定的理论依据。
针对经典频谱感知算法在低信噪比、低采样下检测效果不佳,特征值分解运算复杂度高的问题,文中基于最大最小特征值之差算法(DMM)提出了一种低运算复杂度的优化算法(DAG)。算法利用特征值算数均值与几何均值之差构建检测统计量,以“累积法”迭代计算最大特征值获取动态检测门限。仿真结果表明,该算法在低信噪比、相对低采样以及多协作认知用户数下,较经典特征值类算法降低了运算复杂度、提升了检测概率。
为了提高反轻型装甲目标弹药的毁伤能力,提出一种能够形成具有PELE效应EFP的新型弧锥结合药型罩。使用LS-DYNA有限元软件对EFP成型与侵彻过程进行数值模拟,分析了药型罩结构参数对EFP成型的影响规律与EFP对靶板的侵彻效应。结果表明:新型药型罩能够形成内含低密度材料的包覆式EFP,外层壁厚取0.35~0.85mm,装填物壁厚取0.2~1.6mm,内层壁厚取0.45~0.75mm时,形成的EFP性能较好。优化的药型罩能够形成具有明显PELE效应的EFP,对提升反轻型装甲目标弹药的毁伤能力有所帮助。关键词:EFP;弧锥结合罩;壁厚;PELE;侵彻;数值模拟
为了解决反舰导弹作战方案的各要素、各参数精确计算问题,针对反舰作战体系化、智能化的发展需求,从反舰导弹任务规划的基本概念出发,分析了影响反舰导弹作战的七个主要因素,提出了反舰导弹任务规划的内容和六个关键步骤,并在此基础上分析了反舰导弹任务规划需要重点关注的两个问题,给出了任务规划的各要素、各参数精确计算方法。
在滑翔式高超声速飞行器的再入轨迹优化过程中,针对相邻配点间违反飞行禁飞区约束的问题,提出一种基于自适应检测点的伪谱法。该方法根据最大容许误差,首先以双通道优化策略对离散子区间的个数和区间内的配点数进行自适应调整,再根据飞行禁飞区约束的强度进行检测点自适应设置,在配点和检测点上进行最优控制问题的离散,最后通过非线性规划得出结果。仿真结果表明,该算法计算效率和精度较高,且具有一定鲁棒性。
为了为聚能装药战斗部结构设计或优化提供参考,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,采用ALE方法,就其中壁厚类型不一样的三类药型罩结构侵彻靶板过程展开了探究。仿真结果表明:在一定壁厚范围内,随着药型罩壁厚的增加,有利炸高呈现出较高的稳定性;壁厚相同时,破甲深度随炸高的增加呈现出先增大后减小的趋势。研究结果对于聚能装药战斗部在工程方面的应用具有一定的指导意义。
为了发挥第四代近距空空导弹优良的离轴性能,文中总结了美军联合头盔显示器辅助导弹截获大离轴角目标的Up-Look准心的布局变化规律;仿真分析了典型空战态势大离轴角发射带来的作战优势;最后结合战斗机的机动形式和飞行员观察目标的习惯,得到了Up-Look准心布局的可能原因。文中对Up-Look准心的总结及其布局原因的阐述分析,对头盔显示器的发展具有一定的参考价值。
在弹道诸元参数最优估计获取过程中,卡尔曼滤波是一种工程应用性强,使用普遍的算法。针对滤波初始状态对卡尔曼滤波过程所造成的不利影响,提出了一种基于多项式拟合的状态初值估计方法。该方法通过对滤波前期弹道数据的选取,进行拟合估计,获得滤波状态初值。在此种估计状态初值下的滤波过程,收敛速度更快,滤波残差波动平缓。仿真结果表明,该估计方法可使最优弹道诸元参数获取时间缩短50%。
经典雷达测角方法采用解卷积技术引入病态性,通常具有较差的抗噪性能。文中首先分析解卷积病态性产生原因,并从信号建模出发,将测角过程看作是求解线性方程问题,并引入范数正则化技术,提出了基于TSVD及Tikhonov正则化方法的测角方法,可以较好地解决病态性问题。最后提出一种稀疏先验信息约束下的OMP测角方法。仿真结果表明,相比经典解卷积测角技术,所提方法均可取得更优的测角性能。
针对某身管在一定射弹量后膛线起始部附近铬层剥落严重甚至发生基体金属烧蚀的问题,文中基于随温度变化的材料热物性参数,采用热-结构耦合的方法,对连发过程中的身管,计算其在热应力及火药燃气压力的共同作用下的全等效应力和温度分布。得出温度的计算结果与实测结果误差在7.5%以内,身管最大膛压点附近吸收的热量最多、温度最高,且内壁距内壁深0.3mm的范围内全等效应力最大。
针对目前引线电测法和存储测试法等冲击波测试方法中准备工作繁琐、可移动性差等缺点,文中提出一种基于Android和WiFi冲击波测试系统方案。系统用Android智能手机作为冲击波数据波形的显示、处理工具和记录仪控制终端;将CC3200芯片(TI)嵌入到存储记录仪作为WiFi热点。智能手机连接热点,通过Socket机制的UDP协议远程控制记录仪和读取记录仪中的数据,最终利用手机计算、处理和分析冲击波数据。通过多次试验表明,Android智能手机等可以在高达110m范围内准确控制记录仪且能高速读取数据,系统运行稳定。该系统大大减少了测试前期准备工作,方便快捷、实用性较强。
针对陀螺仪的量程有限,很难满足自旋弹滚转角速度测量要求的问题,提出了一种利用三轴地磁传感器测量弹体姿态角速度的方法。该方法首先通过地磁传感器获得弹体坐标系下的磁场强度及其变化率,然后将地磁传感器横竖两轴所测的磁场强度作相关运算求得弹体滚转角速度,最后结合弹体质心方程解算出俯仰角速度及偏航角速度。仿真结果表明:该方法可以实现旋转弹体的姿态角速度的测量,有效的抑制了误差,且满足精度要求。
针对低信噪比环境下脉内调制雷达信号到达时间估计精度不高的问题,提出了基于相关累积的雷达信号到达时间估计算法。该算法对信号进行一阶自相关运算后作滑动平均得到信号到达时间和脉冲宽度的粗估计,然后对其倒序累加并构造检测函数,通过搜索检测函数最大值的位置得到到达时间的精估计。蒙特卡洛仿真实验表明,该算法对信号的脉内调制方式具有较强的鲁棒性,具有较高的估计精度且运算量较低,便于实时处理。
发射筒的振动响应是影响导弹发射精度的重要因素,文中利用ADAMS动力学仿真软件和ANSYS有限元分析软件,建立并验证了基于某导弹发射装置的刚柔耦合模型,并进行了振动响应分析。通过对发射筒下沉量影响因素的对比分析,得出了可以通过增加车架及底盘刚度来减小下沉量的结论。
