针对超高速弹丸在电磁轨道炮内运动稳定性问题,研究趋肤效应、膛内空气阻力和电枢-导轨间高速滑动摩擦阻力对弹丸运动稳定性的影响。建立电磁轨道炮系统动力学方程和Lyapunov运动稳定性分析模型,通过仿真获得弹丸膛内基本运动特征,分析不同电阻梯度和摩擦系数对弹丸速度、位移的影响。计算结果表明,趋肤效应引起电阻梯度的变化对于弹丸在膛内运动稳定性影响更加明显,弹炮系统设计中应考虑趋肤效应对弹丸运动的影响。
针对旋转载体的双轴锥形运动引起常规姿态解算出现发散误差问题,提出圆锥姿态解算方法,给出基于旋转矢量的姿态解算过程,并以载体姿态和半锥角为精度验证参数,与常规姿态解算方法进行仿真对比,研究发现,圆锥姿态解算方法的精度高于欧拉角姿态解算方法,圆锥姿态的双步姿态解算精度高于欧拉角的双步姿态解算,但是常规优化的旋转矢量方法效果并不明显。圆锥姿态解算方法更适合旋转载体出现双轴锥形运动条件。
为了满足雷达目标识别的需求,提出了一种在海面背景下仿真船舰目标雷达散射截面积(RCS)和高分辨距离像(HRRP)的方法。利用FEKO软件进行仿真得到目标RCS,对比不同仿真方法的仿真效率。仿真船舰海面混合模型的散射特性,对频域回波数据进行IFFT得到海面背景下船舰模型的高分辨距离像,仿真结果表明,在海面背景下运用FEKO获取高分辨距离像的方法仍具有有效性,可以用于雷达目标识别。
为了让卷积神经网络更好的胜任红外导引头或光电跟踪系统的电子变倍任务,适应现代战争对精确打击与远程攻击能力的要求,文中重新设计卷积神经网络的结构,通过将低层次特征和高层次特征聚合连接形成新的特征,并采用双参数损失函数来优化训练深度网络,提高模型的泛化能力。实验仿真与外场挂飞结果表明,所提出的电子变倍方法能够生成具有丰富细节而清晰的高分辨红外图像,增强了目标锁定的精度。
为提高反舰导弹末制导雷达对海上目标打击时的选择和决策效率,对末制导雷达搜索扇面区域内各个目标点进行了搜捕概率计算,分析了末制导雷达搜索扇面内目标搜捕概率与探测距离和角度关系,通过模拟仿真,得到了雷达搜索扇面各个点及指定区域内目标捕捉概率示意图,实现了对末制导雷达搜索扇面区域搜捕概率的可视化,对反舰导弹的作战使用有着借鉴意义。
为解决红外图像目标检测问题,着重从红外图像预处理、背景抑制和图像分割展开工作。预处理中采用灰度分级调整灰度变换权值的方法;背景抑制采用根据成像距离调整Top-hat变换滤波算子的尺寸;图像分割借鉴二维灰度直方图中阈值划分的相关思路,构建截距直方图,根据最大类间方差准则计算出最优门限分割红外图像;最终实现红外图像快速目标检测。该方法有噪声抑制能力,对单目标、多目标都实现了较好的红外目标检测效果,且精度好,有一定的应用前景。
为了解决分体设计时天平在模型上的结构布局困难、天平尺寸小、设计难度大等问题,采用了模型天平一体化设计。基于虚拟校准软件平台,以灵敏度输出和控制各分量之间干扰为目标,对天平进行结构优化分析。通过在天平上局部切缝或者切槽,调整天平结构刚度分布,达到降低天平各分量之间干扰量的目的。静态校准和风洞试验结果表明,一体化五分量铰链力矩天平研制成功,为小尺度模型条件下的天平设计提供了新的思路和借鉴。
以某军工项目为研究背景,建立内弹道模型,对燃气作动筒加载一系列的负载进行推力特性的定性定量研究。该套带高压室喷管系统的燃气作动筒装置,基于高压室壅塞流动和非壅塞流动的数学模型,采用Matlab中的Simulink模块进行程序搭建,以实例进行内弹道仿真计算,得到该燃气作动筒的内弹道参数和推杆推力的数值解,并对其结果进行定性和定量分析,得到燃气作动筒推力特性的一般规律,为燃气作动筒的工程应用提供了借鉴。
多目标打击火力分配是弹道导弹顶层作战关键问题,也是一类多约束优化问题。对目标位置、发射位置、导弹射程、突防概率、潜艇兵力生存概率等多目标打击火力分配关键因素进行了分析,提出了海基战略导弹多目标打击火力分配方法和算法步骤。设定了2种武器类型、3个发射海区、5个打击目标的作战想定,给出了目标分配方案,验证了算法的正确性和可行性。
为探求弹载通信干扰机对敌跳频同步头的干扰效果,首先分析了传统跳频电台的干扰方式用于弹载通信干扰的不足之处,然后阐述了OPNET平台下基于同步头的弹载通信干扰模型的构建方法,最后进行了举例验证。结果表明,当只干扰敌跳频同步头时,误码率相对较高,且干扰机电量损耗较少;在开启跳频功能的条件下,通信电台的抗干扰能力提升,误码率则相对较低。相关结论能够为弹载通信干扰机的设计和研制提供参考。
为了在雷达对抗中快速而准确的发现干扰并获取干扰信号的参数,提出了一种基于分段随机FFT的干扰分析方法。传统完整频谱分析运算量巨大,而分段FFT方法虽然降低了运算量,但频谱分析不完整。所提分段随机FFT频谱分析方法在降低运算量的同时,保证了干扰信号频谱的分析完整性与估计精度,适合通用雷达平台的工程实现。给出了算法步骤与流程图,便于工程中的程序编写。通过多次实验仿真验证了该方法的有效性。
为研究等厚叠合靶抗破片侵彻的能力,采用12.7 mm标准弹道枪发射质量为8.05 g、直径为9.4 mm的钨球,分别撞击单层8 mm厚与4层8 mm(每层靶板厚度为2 mm)厚的Q235钢靶。通过R-I公式得出钨球侵彻两种不同结构靶板的弹道极限。在此基础上,验证了数值仿真所选用模型及参数的有效性,并采用数值仿真方法研究Q235钢靶分层结构抗4种不同形状破片侵彻的性能。结果表明,分层靶的抗侵彻性能与靶板的分层结构、破片形状以及破片的侵彻速度均有关系。但是总体来看,总厚度不变时,靶板分层数大于2以后,层数越多抗侵彻能力越弱。研究结果对靶板的抗侵彻性能设计及破片战斗部的设计均具有参考价值。
为研究半挂车四联装发射平台的影响因素,基于多体系统动力学理论,对其进行动力学仿真及研究。考虑燃气流冲击对发射过程的影响,将发射箱进行柔性化处理。分析导弹不同高度燃气流、不同回转角度和路面坡度对发射平台的影响。分析表明,导弹在箱内运动时燃气流对发射平台的压强较小,出箱后压强先逐渐增大后减小;不同回转角度、路面坡度对导弹出箱姿态影响较小;回转角度越大、路面坡度越大对发射平台影响越大,甚至有翻车的危险。
为了优化金属膜片式隔舱的结构和预测膜片的打开压强,根据圆板的弯曲理论和脆性断裂理论,建立了金属膜片结构尺寸与预测打开压强之间的定量关系,用显示动力学的方法对膜片打开过程进行了模拟,在此基础上,进行了双脉冲发动机点火试车试验。结果表明,膜片断裂裂纹沿着预置缺陷槽扩展,最终断裂为6片较大的扇形碎片和无数块小碎片;随着预置缺陷槽的深度h和宽度2c的增加,膜片的打开压强变小,且h对打开压强的影响更大。膜片打开压强的试验值为1.02 MPa,与预测结果相差6%左右,验证隔板打开压强预测方法是可行的。
为了研究某两栖战车海面发射的安全性和稳定性,对该两栖战车进行合理简化和假设,根据动量定理和动量矩定理,建立了战车海面运动方程,详细分析了作用在战车上的外力和外力矩,运用四阶龙格-库塔法进行数值求解计算,获得了战车海面运动特性。分析结果表明,该两栖战车在导弹发射后坐力作用下,下沉量、横倾和纵倾均较小,具有很好的安全性和稳定性。
针对在不可逃逸攻击区内部如何逃逸问题,建立了一种考虑导弹气动力因素的导弹-飞机的三维追逃模型,研究了不同条件下S 机动、俯冲机动对导弹攻击距离的影响,以及切向机动对雷达信号的影响,并根据规避理论设计了不同的机动规避方式及其组合,对逃逸概率和脱靶量进行了仿真。结果表明,在导弹不可逃逸攻击区内部进行适当的规避机动,目标仍然有一定的概率逃脱,其中置尾俯冲最为有效。
为研究履带式战车行进间发射导弹出筒姿态,对某型履带式战车动力学模型进行了仿真。通过程序实现自动仿真并获取大量试验样本数据。基于直方图法和方差分析法,对导弹出筒姿态以及路面质量和车速的影响进行分析。结果表明:随机路面不平度激励下,导弹出筒姿态呈正态分布;路面质量和车速对导弹出筒姿态都会产生显著影响,且随着路面质量变差或车速变快,导弹出筒姿态增长趋势变大。
为研究不同装药结构对灭火弹灭火剂爆轰抛撒作用的影响,为灭火弹装药结构设计提供依据。通过TrueGrid软件建立中心装药、柱状装药、底部装药和底部中心装药的灭火弹仿真模型,利用LS-DYNA软件模拟其抛撒过程。并对中心装药和柱状装药的抛撒过程进行取点跟踪分析。结果表明:柱状装药结构爆轰模型呈圆柱形,灭火剂粒子在轴向和径向上都分散得较均匀,且在径向上形成了明显的速度梯度,灭火效果更好。故选择柱状装药结构设计灭火弹。
无人机密集编队飞行控制器设计面临着强耦合、强非线性以及防碰撞所要求的强鲁棒性等问题。文中研究建立了无人机编队飞行动力学模型,并根据该运动模型的具体形式提出了运动模型解耦和单通道设计方法。针对编队飞行的实际需求,提出一种改进Backstepping控制方法,并证明了该控制器的稳定性。该方法突破了现有非线性鲁棒设计方法对系统不确定性范数已知的限制,降低了设计难度和保守性。仿真结果显示,该设计方法是有效的。
为有效评估反舰导弹抗干扰性能,分析了反舰导弹作战过程影响因素,并依此建立层次化抗干扰性能评估指标体系;提出了基于折线模型的单项抗干扰性能指标建模方法,并通过指标评分模型建模实例对建模过程及技巧进行阐述;提出了基于专家法与试验统计法相结合的指标权重设置与验证思路,结合实例,论述了反舰导弹抗干扰性能的分析与评估方法。研究成果能够为反舰导弹的抗干扰性能评价提供一定的理论和方法支撑。
针对机动岸舰导弹部队多阵地组合攻击作战任务,为实现对目标海域实施有效控制的作战意图,在分析岸舰导弹武器系统(shore-to-ship missile weapon system,SSMWS)部署效率影响因素,给出协同毁伤能力、毁伤区域及毁伤效果等相关概念的基础上,借助蒙特卡洛法的基本思想,通过将SSMWS的毁伤区域转化为若干离散点的方法,建立了基于最大协同毁伤能力的多阵地岸舰导弹射向优化模型和SSMWS火力覆盖区域仿真模型,并通过算例分析、遗传算法求解,得到了射向优选方案,验证了模型的有效性,可以为岸舰导弹部署决策提供支持和参考。
为寻求不敏感战斗部结构,设计了复合壳体装药结构,计算了复合壳体结构与主发炸药直接冲击起爆下各介质分界面处的初始特征参量,研究了各层壳体阻抗匹配对冲击波衰减的响应特性;基于壳体的种类、厚度建立模型,进行数值模拟,结果表明:阻抗排序为大-小-中对衰减爆炸冲击波压力作用显著,且第三层的输入能量最小;在壳体总厚度不变的情况下,增加波阻抗值大的介质厚度更有利于冲击波衰减,可使透射冲击波压力、透射系数及输入能量减小。
为加快LDPC译码的收敛速度,降低译码算法复杂度,将分层消息传递机制和NMS算法相结合,提出了一种基于分层消息传递机制的低复杂度LDPC译码算法,该算法从根本上改变了NMS算法的传递机制。仿真结果表明,该算法比传统LDPC译码算法收敛速度快,且复杂度较低。
为实现空地导弹发控系统多通道数据接收和发送的实时性,提出基于PowerPC+FPGA主从处理器架构的解决方案。该方案结合PowerPC高速处理能力和FPGA强大扩展功能,且利用VxWorks实时操作系统多任务的特点,实现多通道ARINC429通讯并行处理,有效提高系统的实时响应能力。设计的发控系统能够完成多路ARINC429信号的接收、处理、转换和发送,实现通道间灵活切换,数据传输效率高、无误码。经地面飞行试验验证,该系统性能稳定、实时性好、可靠性高。
为解决火箭橇试验弹橇分离过程中战斗部飞行姿态及变化范围难以精确评估的问题,在经典质心运动方程的基础上,建立火箭橇弹橇分离过程中战斗部姿态变化的数学模型,开展飞行速度、火箭橇橇与战斗部横向-纵向相对位置变化、火箭橇角度等影响因子与战斗部飞行姿态间的映射关系研究,形成火箭橇试验战斗部高精度姿态角计算与分析方法。
开展了聚能装药壳体对环形射流侵彻性能的影响研究,采用LS-DYNA有限元软件进行模拟仿真分析,讨论了不同厚度壳体、不同壳体材料工况下对环形射流威力性能的影响规律。基于爆轰波传播理论,较好解释了壳体厚度、材料对环形射流成型机理的影响规律,并给出了聚能装药内外壳体材料为钨,内外壳体壁厚比值为1.2时,环形射流兼顾开孔与侵深威力。
在导弹末制导目标跟踪试验过程中,针对测量数据中连续出现多个野值的干扰,提出了一种基于模板滑窗滤除测量数据中野值的方法。该方法依据测量数据的前后相关性和变化规律,并结合最小二乘理论,研究了基于模板滑窗滤除测量数据中不同类型的野值点,最后进行了仿真实验和试验数据验证。实验结果表明,该方法能有效地剔除测量数据中不同类型的野值点,提高测量数据的可靠性。
为了研究燃烧射流的外弹道特性,通过借鉴液柱射流以及刚体抛物运动等现有理论,建立了燃烧对液柱射流外弹道射程的增益计算模型,进行了以黄皂粉、橡胶为稠化介质的两种油料的燃烧喷射、不燃烧喷射实验,并对两种油料喷射射程燃烧增益计算值与实际测量值进行了比较分析,验证了燃烧对液柱射流射程增益计算模型的合理性,该模型能够为研究提升喷射火焰射流类燃烧武器射程提供理论参考依据。
针对弹炮一体武器平台炮射冲击影响导弹系统工作稳定性的问题,设计了导弹发射架缓冲机构。通过对原导弹发射架火炮射击振动试验测试数据的分析,设计了金属丝网三向隔振缓冲机构,并在冲击振动台上进行了摸底和试验验证。结果表明,导弹发射架缓冲机构有效降低了火炮射击振动对导弹的冲击载荷,使加速度峰值、导弹轴线精度满足设计要求,且电子弹性能正常。
为获取结构参数对斜切喷管性能的影响规律,采用数值仿真方法对不同结构参数斜切喷管性能进行了对比分析。计算结果表明:采用单锥斜切喷管的发动机,发动机推力随喷管扩张半角的增大而增大,随喷管斜切角和偏置角的增大而减小;采用两段锥斜切喷管的发动机,出口扩张半角增大,发动机推力先增大后基本保持不变。在两段锥斜切喷管设计中,较大的出口扩张半角有利于获得较大的发动机推力,但会造成初始扩张半角减小而加剧烧蚀。
为保证空空导弹试验靶场安全,并且有利于数据采集与事后分析,适应空空导弹回收控制新需求。文中考虑空空导弹体积限制,提出了一种无伞回收控制方法,仅依靠算法设计实现了导弹平稳回收。首先对回收需求进行分析,设计了回收控制启动判据,并提出基于航迹与姿态联合控制的回收算法。最后,通过具体实例验证了回收控制方法可行,算法执行效果良好,易于工程实现。
针对弹载目标检测具有目标图像尺度变化大、位置定位精度要求高、实时性要求高等特点,基于YOLOv3方法进行改进。对多尺度预测分支特征图上的先验框尺寸进行K-means维度聚类,增强了尺度适应性;改进位置损失函数,提高了位置定位能力;使用快速NMS算法加速预测过程,提高了网络实时性。实验结果表明,在构建的11类目标数据集上,改进算法的mAP达到93.08%,帧速率达到46.59帧/s,比原始YOLOv3算法分别提高1.47%和1.14帧/s,满足弹载目标检测准确度和实时性要求。
