针对某森林灭火弹中心爆管爆炸抛撒灭火剂均匀性问题,运用ANSYS AUTODYN软件以及光滑粒子动力学方法对该灭火弹外表面预制破片沟槽壳体的爆炸破碎效果进行仿真研究,得到了灭火弹弹体外表面有无预制破片沟槽时的破碎规律。预制V形沟槽能够使弹体沿刻槽裂开,破片呈条状;无沟槽时,弹体破碎形成的破片分布具有随机性。而且预制沟槽深度对偏心起爆条件下的破碎均匀性有显著影响。
为降低聚能装药在不同炸高下的破甲威力散布,使破甲战斗部更好地适应在未爆弹药销毁器材中的使用条件,采用AUTODYN有限元程序进行数值模拟,得到了低碳钢药型罩聚能装药破甲深度与药型罩锥角、壁厚及炸高之间的关系曲线。相同药型罩锥角和壁厚在4种炸高下射流破甲试验结果与仿真结果误差最大为1.9 %。在装药直径为64 mm、罩顶装药高为35.4 mm、药型罩锥角为55°~65°、壁厚为1.1~1.5 mm的情况下,以锥角60°时或壁厚1.5 mm时射流破甲威力对炸高最为不敏感,炸高从50 mm变化到500 mm,破甲深度只分别变化了28.8 %和29.0 %。
为了提高非标准条件下舰载火炮射击命中精度,根据火炮弹道方程,建立实际条件下的火炮弹道仿真模型,分析研究舰船运动和海区气象等参数误差与火炮射击命中精度的关系。仿真结果表明,对于某型火炮,0.5°的航姿误差造成弹着点误差超过80 m;1 m/s的风速误差造成弹着点误差超过30 m;1%的气压误差引起弹着点误差超过20 m。因此,实际条件下火炮射击时,为了提高首发命中精度,应重点提高舰船航姿测量精度,其次提高风速和气压测量精度。
为解决传统目标识别算法对于多尺度、可变速目标的识别性能较差与全尺寸卷积神经网络对硬件计算空间消耗较大的问题,利用轻量化的YOLO卷积神经网络对视频首帧进行目标识别,结合KCF目标跟踪算法与感知哈希算法对完成识别的目标进行跟踪与矫正。优化后的算法能够对复杂目标进行实时识别,对于目标自身变化具有较强的自适应能力。能够为同一计算平台下的飞行控制、自主避障、目标测距等后续控制指令提供计算空间。
为提高聚能射流的侵彻能力,结合射流的二次喷射现象,在锥角药型罩基础上设计出V形顶部结构药型罩,运用ANSYS/LS-DYNA对V形顶部药型罩的射流形成和射流侵彻靶板过程进行数值仿真并与锥角药型罩的侵彻能力进行对比。结果表明:V形顶部药型罩的射流头部速度比锥角罩提高约7.2%,射流没有断裂,延展性好,且杵体较小。V形顶部药型罩形成的射流的侵彻深度提高约16.9%,侵彻能力更强。
针对潜射巡飞侦察弹水下长时放线的安全问题,进行了光纤拖曳浮标设计与水动力数值分析。采用CFD方法对光纤拖曳浮标的外形进行了优化,得到了相对升阻比较大的构型。利用Star CCM+软件对光纤拖曳浮标进行了水动特性计算分析,确定了其瞬时扰动后快速恢复平衡的条件。研究结果表明,光纤拖曳浮标满足横侧及纵向稳定性要求,可以保证光纤水下长时可靠释放。文中的研究对于光纤制导潜射巡飞侦察弹工程研制具有参考意义。
随着装备技术的发展及实战化考核要求,航空装备飞行试验需要由单系统验证模式向综合运用条件下的系统综合验证模式转变。文中提出一种基于试验状态点矩阵的航电系统综合飞行试验设计方法,通过建立综合飞行试验约束条件,构建试验状态点的数学矩阵模型,实现航空电子系统综合验证任务辅助设计,有效提高试验任务执行效率及验证质量。
综述了当前国内外防空反导毁伤技术的发展历程、现状和技术特点。在能量输出结构控制方面,轴向能量向聚焦和线列式方向发展,周向趋势为定向毁伤技术;针对TBM和制导炸弹类厚壁目标,各类大长径比、高比动能毁伤元技术应运而生;在能量提升领域,以CL-20为代表的能量更高的炸药技术迅速发展,多种含能破片研究成为热点;随着实战化要求的深入,不敏感必将成为防空反导毁伤技术的一个重要发展趋势。
针对爆炸信号光电检测应用中出现噪声干扰影响目标识别的问题,分析研究了目标与干扰的形态差异,提出采用相关滤波法识别目标,并给出了该方法的理论最优解,结合目标特征构造了一种基于正弦波的M形模板;在此基础上构造含可变参数的模板,能够通过自学习获得目标信号的形态特征,并将学习结果用于该类目标的识别。对实测数据的处理表明,该方法可以有效解决噪声干扰严重时,系统无法正确识别目标的问题。
弹丸挤进过程是内弹道方面最基本的研究,同时对枪械射击精度也有较大的影响。为深入了解某小口径步枪枪/弹参数对弹丸挤进过程的影响,基于非线性有限元法建立了某型步枪弹丸挤进分析模型,分别考虑了弹丸的参数对弹丸挤进的影响,定性、定量分析了不同参数对弹丸挤进过程中的轴向受力、弹丸被甲表面应力及弹头摆动角的影响规律,揭示了枪/弹不同参数与弹丸挤进的关系,有利于进一步研究该型步枪的内弹道过程与枪/弹匹配设计。
针对“人在回路”末制导武器通信链路开启时间短和目标运动性强的特点,提出一种组合干扰技术,该技术结合拦阻式干扰、瞄准式干扰和灵巧式干扰的优点,采用分段接入的方式产生干扰信号。首先给出组合干扰技术的干扰策略;然后推导了MPSK信号的错误接收概率,优化了干扰波形;结合目标运动特性,计算了干扰功率;最后建立了同步干扰模型并给出干扰信号脉冲长度。仿真试验表明,组合干扰技术可以提高时间利用率,并且可以集中干扰功率。
为揭示防暴动能弹致伤机理,需了解其致伤威力影响因素的相互影响关系及层次结构。在广泛提炼影响因素的基础上,集结专家经验定量评判因素间的影响关系。根据因素影响度与被影响度,提出了基于因素节点度三分位数约简非关键因素的DEMATEL-ISM改进方法,以确定各因素的重要度、属性以及层次结构。案例分析表明,改进的DEMATEL-ISM方法能够有效对防暴动能弹致伤威力影响因素进行层级划分,研究结论奠定了防暴动能弹致伤机理研究的理论基础。
雷达干扰在电子战中发挥了重要作用,产生有效的雷达干扰信号欺骗敌方雷达设备能迷惑敌方做出错误的决策。以雷达干扰信号为研究对象,构建自动干扰系统模型,分析干扰信号进入雷达处理中的匹配滤波处理和去斜脉冲压缩处理阶段后的多假目标表现形式。利用所构建干扰系统进行干扰仿真实验,结果表明干扰信号能形成前置和后拖的多假目标欺骗干扰效果。
为了获得MIMO雷达高分辨目标图像,文中深入挖掘成像目标的块稀疏特性。通过引入局部低秩提升算法研究回波信号块局部结构平滑现象,将稀疏回波信号中的连续系数划分为多个2×2维矩阵。借助局部低秩提升函数和对数行列式函数,利用最小优化算法实现了对目标信号的稀疏重构,结合其低秩性高效重构出目标像。仿真实验表明,所提方法较传统算法可以得到更高质量的目标像。
为了解决由于弹载视频中目标尺度的变化导致跟踪效果下降的问题,基于KCF算法框架,采取尺度滤波器以及尺度池两种方式对算法进行改进,以增强算法应对目标尺度变化的能力。通过在弹载图像序列以及OTB中带有尺度变化属性的序列上进行测试,结果表明,两种改进方法对具有尺度变化目标的跟踪精度较KCF算法分别提升了0.9%、7.5%,成功率分别提升了27.6%、4.8%。最后对改进算法在弹载目标跟踪中的应用前景进行了分析。
针对一体化飞行器在控制特性研究中面临的数据不足与多因素耦合问题,借鉴X-51A、PRORA-USV1的研制过程,提出一种增量方法,以较小代价获得足够的气动数据集,并建立面向控制的气动力模型。通过静稳定性分析,获得了与X-51A官方报告一致的结论(即,飞行器静不稳定),表明建立的气动力模型具备了该类飞行器气动特性。提出一种改进伪谱法计算出优化的最大航程滑翔弹道,仿真结果表明所建立的气动力模型完备、弹道规划方法有效。
为研究喷管喉部半径变化对燃气弹射载荷和内弹道性能的影响,建立了含二次燃烧和尾罩运动的二维轴对称数值模型。在验证数值模型可靠的基础上,研究了喷管喉部半径变化导致流场结构和二次燃烧核心区域改变的机理。结果表明:随着喷管喉部半径的增大,发生二次燃烧的时间相对提前,核心燃烧区域由发射筒底部逐渐上移;燃气单位时间内进入量的增加,导致监测点压力峰值增加,峰值所在时刻提前;在实验装置的基础上,当喉部半径扩大了1.05倍时,加速度峰值增大了5.4%,出筒时间缩短了2.7%,出筒速度增大了10.8%,且载荷与温度变化最为平稳,为最优内弹道设计方案。
为了探索背景对临近空间高超声速飞行器探测性能的影响,研究地面、云层和海洋三种背景下的红外作用距离。针对传统作用距离模型的不足,根据探测的几何关系及路径辐射,对其进行改进。基于空气动力学、加力燃烧原理、尾焰简化模型,计算X-51A蒙皮、喷管及尾焰红外辐射。综合自然环境的影响,建立3种背景的红外辐射模型。仿真表明,速度为6 Ma时,3种背景下的探测距离差别不大。飞行速度越大,背景对探测距离的影响越小。结论指出,高超声速飞行时,可以忽略背景的影响。
由于当今导弹设计出现长径比逐渐增大的趋势,气动伺服弹性问题引起设计工作者的重视,气动伺服弹性是由于大长径比导弹表面的非定常气动力、导弹结构弹性与飞行控制系统之间的耦合带来的影响。基于此,文中对导弹气动伺服弹性问题进行介绍,考虑导弹刚体运动与弹性体运动之间的耦合作用,推导由于弹性振动带来的附加气动力和力矩,并考虑了由于弹体变形引起的推力偏心问题,利用弹性体导弹动力学模型,对弹性体导弹的气动伺服弹性进行仿真分析,并得到相关结论。
采用优化设计结合数值模拟的方法对固体火箭发动机气体二次喷射复杂干扰喷管内流场进行了数值计算,研究了二次喷射流与主流相互耦合作用机制以及二次喷射推力矢量流动机理。通过对影响侧向控制力的喷射流物理参数、喷射孔位置、角度以及喷管几何参数的主效应和交互作用分析,找到了主因素及交互作用的影响规律。结合总结出的最大矢量角参数组合,开展优化方案的试验验证。
建立目标易损性模型是完成复杂目标毁伤评估的一个重要环节。文中提出了一种装甲车辆目标易损性模型快速建模方法,在装甲车辆目标特性分析的基础上,给出目标部件等效模型典型几何体结构,应用参数化技术构建目标三维等效模型,将目标易损性模型数据以数据库的形式进行整合,完成了目标易损性模型建模。建模实例表明,该方法能够实现装甲车辆目标易损性模型的快速建模,可为装甲车辆易损性分析与毁伤评估提供基础数据支持。
针对无人机宽带高功率电磁脉冲易损性问题,以四旋翼无人机为研究对象,对其结构、功能进行分析,利用电磁敏感机理对接收机进行了敏感度分析,利用场线耦合进行了负载50 Ω终端响应电压计算,进行了易损性计算,得到了场强、重复频率与毁伤概率的关系。利用系统级效应试验得到了3种电磁脉冲源作用下的毁伤阈值。研究表明:最易受到干扰毁伤的部件为接收机和GPS,重复频率增加,场强阈值降低,毁伤概率增大。
为了兼顾在内场与外场测试与验证不同项目中雷达导引头的抗干扰性能,设计了一款设置灵活、参数可调的数字式宽带噪声干扰源。以FPGA和DDS专用芯片为核心,通过伪随机序列产生与DDS芯片控制,完成了噪声调频信号产生和可编程宽带干扰源的设计,在满足高速、高性能的同时,具备了较强的灵活性和可靠性。使用MATLAB软件对噪声调频干扰信号的每一步实现过程进行了仿真与分析,验证了方案的可行性。
为解决激光驾束制导导弹攻击运动目标存在滞后的问题,提出了一种无滞后驾束制导系统方案,基于导弹动力学模型和目标运动学模型,用卡尔曼滤波技术估计导弹运动状态和激光束转动规律,生成附加补偿指令,叠加到导弹的控制指令中。仿真结果表明,该制导系统可以很好的解决激光驾束制导导弹在跟踪运动目标时的滞后问题。
为了提高森林灭火弹的有效灭火面积,基于新型120 mm口径无人机用森林灭火弹,运用TrueGrid建立战斗部有限元模型、LS-DYNA求解计算,探究爆炸抛撒过程中弹丸壳体碎裂对灭火剂抛撒的影响并推算有效灭火面积。与灭火弹静爆试验结果对比表明:比药量为3.21%时,壳体碎裂均匀,灭火效果好,有效灭火面积为9 m2,误差为7%,在合理范围内,从而证明了数值模拟的准确性,为实际应用提供了技术支持。
为了减少高价值弹药引信测试试验成本,采用常规弹丸模拟引信发射环境的方法,通过经典内弹道学分析,建立多自变量优化算法,研究装填诸元的组合及变化对发射环境的影响,得到低膛压下高价值弹药所要求的初速度和后坐过载,以模拟引信的发射环境,仿真试验证实该算法能够达到要求,对于节省高价值弹药引信的研发和试验成本具有显著意义。
导轨是发射装置的关键部位,关系到导弹的挂装、运载和分离安全。缩小导轨挂装导弹后的弹架间隙,可以提高导弹的悬挂精度,但可能影响到导弹的顺利挂装。为了保证导弹的顺利挂装,需要对导轨的挂装进行校核。文中通过对发射装置导轨的参数化建模,分析了导轨顺利挂装的影响因素,给出了校核方法。此方法经工程应用检验,能可靠校核发射装置导轨的挂装,为导轨设计提供了依据。
针对战场复杂电磁环境下,超宽带电子信号的实时侦测处理流程所需资源多、难度大等情况,提出了一种基于FPGA实现的实时超宽带电子信号侦测算法。通过工程实现结果,可以看出在测频精度以及脉宽测量精度等关键指标上都优于系统指标要求。与传统的宽带数字接收机相比,新的超宽带电子信号侦测技术在资源利用、实时性、测量精度、检测概率等方面都有显著提升。
为确定B/KNO3在激光点火作用下内弹道性能,开展B/KNO3在密闭爆发器下激光点火p-t试验及内弹道仿真研究。建立了改进内弹道仿真模型,并通过MATLAB数值仿真拟合了B/KNO3激光点火过程的p-t曲线,仿真结果能较好模拟点火过程中压力变化历程。通过p-t曲线积分得到单位面积冲量-时间曲线,在300 ms内仿真和试验结果误差在10%以内,可用于B/KNO3输出做功性能评估。
针对已有评价方法存在的不足,提出一种防空武器系统机动能力的Vague集评价新方法。构建了防空武器系统机动能力评价指标体系,通过Vague集距离的概念,剔除偏离最大的决策Vague集,很好的解决了多人决策意见不一致难题。在此基础上,建立了防空武器系统机动能力评价数学模型,给出了武器系统机动能力评价方法。最后通过实例分析验证,该方法评估结果准确,对指挥员科学决策具有一定的参考价值。
针对采用动态逆方法设计导弹姿态控制器产生逆误差的问题,文中提出了一种基于神经网络在线补偿动态逆误差的控制器设计方案。首先根据奇异值摄动理论将控制系统分为慢回路和快回路,设计了两个回路相应的姿态控制器来解决导弹的强非线性以及强耦合性的控制问题,并采用神经网络在线补偿逆误差。仿真结果表明,在气动参数摄动的情况下,加入神经网络补偿逆误差的控制器能够有效的降低姿态角的跟踪误差,提高了控制系统的鲁棒性。
针对协同干扰敌组网雷达的多机任务分配问题,提出了双层优化贪心算法。介绍了基于几何误差的任务分配算法,并针对其实用性的欠缺和适用条件的不足加以改进:根据飞行动力学简化了误差判定,基于单机搜索、状态矩阵、航迹点分配和数量优化设计出双层优化贪心算法;最后引入Dubins路径修改运动约束条件,以满足复杂机动条件的需要。仿真结果显示,改进算法实用性更强,适用范围更广,且求解速度大大提升。
为减小电枢喉部电流密度的同时强化电枢机械性能,在传统固体电枢结构基础上,依据叠片电枢设计原理,提出了一种更有利于加工装配的双层电枢结构设计方案。双层电枢由两部分组成,喉部区域单独分割出来称为Part-2,剩余部分为Part-1,两部分通过机械装配或焊接的方式组成双层电枢。通过数值计算的方法分别对双层C型和H型电枢的电磁力和电流密度分布进行计算,并与传统电枢进行比较。计算结果表明:随着Part-2电阻的增大,最大电流密度区域逐渐由Part-2转移到Part-1,能有效减小电枢喉部电流密度,但电阻过大会显著增加电枢整体的电流密度。Part-2宜采用熔点高,机械性能好,电阻与铝相差较小(R/RAl<1.4)的材料,为电枢结构优化和性能强化提供有益参考。
为满足高超声速飞行器对超燃冲压发动机的限制,其飞行控制是受控制量和状态约束的跟踪控制。文中采用单向辅助面控制设计方法,将系统误差设置成正不变集的边界,令系统状态从任意初始位置单调收敛到指令状态,从而使跟踪过程系统状态满足约束。通过设置误差积分初值,引入控制量约束,解不等式得到控制约束的系统初始状态范围。完成了受控制量及状态约束的跟踪控制,并通过飞行器纵向姿态控制器的设计验证了该方法的有效性。
