受平台资源(重量、体积、布阵空间等)限制,制导测向系统在小孔径布阵约束下测向性能受限,阵型优化成为提升系统性能的关键环节。本文推导了标量阵列和极化敏感阵列的宽带二维波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计的克拉美罗界(Cramér-Rao Bound,CRB),提出了一种基于克拉美罗界的小孔径阵列性能评估和构型优化方法。首先,梳理了宽带信号波达方向估计的发展历程和典型的二维阵列结构,建立了基于频带分解的标量阵列及极化敏感阵列宽带信号模型;接着,针对标量阵列,给出了宽带二维波达方向估计克拉美罗界闭式表达式;随后,推导出极化敏感阵列宽带二维波达方向估计克拉美罗界的通用框架及闭式表达式,建立了极化敏感阵列二维测向性能评估准则;最后,结合制导系统平台对阵元数量和布阵孔径的限制,提出了基于所推导克拉美罗界的二维阵型优化方法,通过构建阵型优化集合和理论性能评估,实现阵列布局的定量优化。研究结果为小孔径制导测向系统的阵列构型设计与性能评估提供了理论支撑和技术指导。

针对惯性导航系统对石英挠性加速度计大量程、动态飞行精度要求高的应用需求,提出新的石英挠性加速度计摆组件结构,提高加速度计的量程与二次项系数。对设计的摆组件进行数学建模,得到设计加速度计的标度因数,根据伺服电路的负载能力,理论计算得到加速度计的设计量程。分析加速度计二次项系数的优化方法,给出二次项系数的优化方案。通过数值仿真,得到设计摆组件的挠度与满量程下的应力满足设计要求。试验结果表明研制的石英挠性加速度计量程达到110g,二次项系数优于5μg/g²,提高了石英挠性加速度计在惯导系统的动态应用能力。

高超声速导弹、无人战斗机等新质高机动目标机动能力与导弹基本均势,即导弹机动能力不超过目标机动能力的1.2倍,此时采用传统制导方法极易使导弹末端过载持续饱和导致拦截精度显著下降。针对上述问题,本文提出一种拦截均势机动目标的最优制导律。通过引入相对参考系的建模方法,提出考虑动力学延迟的目标机动的最优均势补偿策略,克服了增强型比例导引等传统制导律因预先假设目标机动形式易欠补偿或过补偿而导致需用过载高的缺陷。基于该策略构造均势拦截的末端约束条件,利用相对系下的运动学推导两阶段最优制导控制一体化方法。其中第一阶段制导律基于距离最短指标函数设计,可最速消除指向误差,收敛至均势拦截约束;第二阶段制导律采用过载二次型最优指标,以最低需用过载抵消目标机动和内回路延迟的影响,实现对高机动目标的末端均势拦截。对比仿真结果表明,所提出制导律相比现有最优制导方法可大幅降低拦截需用过载,提升末制导拦截精度。

针对三维空间导弹打击目标时存在的模型不确定性、目标未知机动及终端碰撞角约束等问题,本文提出一种基于非奇异固定时间滑模与模糊控制的角度约束制导律。首先,建立三维弹目相对运动模型,并将终端碰撞角约束控制转化为视线角跟踪问题。其次,为避免传统终端滑模存在的奇异性问题,设计一种非奇异固定时间滑模面,并引入辅助函数以避免出现奇异问题。进一步地,利用模糊逻辑系统对由目标机动和模型不确定性引起的集总扰动进行在线逼近。基于Lyapunov稳定性理论,严格证明了闭环系统所有信号的固定时间稳定性。对比仿真结果表明,所设计的制导律能在不同初始条件下实现对机动目标的精确拦截,且相比现有固定时间滑模制导策略,在抑制控制指令抖振和提升视线角跟踪精度方面具有显著优势。

在反无人飞行器集群作战中，攻击意图识别（Attack Intent Recognition，AIR）作为决策链核心前置环节，直接决定反无资源调配与反击策略制定有效性。针对现有意图识别方法存在建模难、噪声敏感和非攻击场景适配差等问题，提出一种融合长短期记忆神经网络（Long Short Term-Memory，LSTM）与交互式多模型（Interacting Multiple Model，IMM）的交互式长短期记忆神经网络（LSTM-IMM）攻击意图识别方法。通过场景解耦将多分类问题转化为二分类任务，利用LSTM提取时序运动特征，基于互斥事件概率可加性计算攻击意图似然值，结合IMM机制实现意图概率平滑更新与归一化。多场景仿真与蒙特卡洛实验表明，所提方法相较于传统UKF-IMM方法，在识别准确率、收敛速度上更具优势，准确率提升10%以上，收敛时间缩短2秒以上，且能有效适配意图切换、非攻击机动等复杂场景，具备更强噪声鲁棒性，为防空决策提供精准意图支撑。

地月空间任务正迈向长期驻留与资源开发阶段,对定位、导航与授时(Positioning,Navigation and Timing,PNT)技术的自主性、高精度与强韧性提出更高要求。针对现有技术碎片化、弹性设计不足等问题,研究结合国内外深空探测需求,梳理地月空间PNT挑战与人工智能(Artificial Intelligence,AI)赋能现状;从智能导航感知与多源数据融合、自适应智能决策与容错、天地月协同弹性架构三个维度构建智能PNT技术体系,明确核心路径与耦合机制;展望多模态大模型、边缘计算等发展趋势,提出相关发展建议。研究表明,智能技术的深度融合应用是地月空间弹性PNT体系发展的关键,所构建体系可为我国下一代综合PNT体系建设及月球科研站、载人登月等任务提供理论参考。

针对受多源扰动影响的四旋翼无人机的飞行控制问题,提出一种基于多源扰动补偿和分层滑模控制的自调节滑模控制算法。将四旋翼无人机系统分成一个2自由度双输入全驱动子系统和一个4自由度双输入欠驱动子系统,并在此基础上定义全驱动子系统的滑动变量。提出一种新型的分层滑模控制器滑动变量构造方法,并采用该方法设计欠驱动子系统的滑动变量。采用广义Super-Twisting干扰逼近器观测系统中的多源扰动,并设计模糊补偿器对干扰逼近器的逼近误差进行补偿。利用组合幂次趋近律设计趋近增益自调节滑模控制器,并使用带模糊补偿器的干扰逼近器抑制多源扰动的影响。分析所提控制算法各核心模块的作用,并将该控制算法与现有控制算法进行对比。对比结果表明,所提控制算法具有良好的多源扰动抑制能力,并且能够提供更优异的动态控制性能。

针对存在参数不确定与外部干扰的四旋翼无人机跟踪控制问题,提出了一种自适应抗饱和防奇异指定时间预定性能控制方法。首先,设计了自适应抗饱和防奇异指定时间预定性能函数,通过该函数设计参数的选择实现了系统暂稳态性能态要求,使跟踪误差在任意指定时间T_ρ内收敛,通过调节设计参数b,有效避免了执行器饱和,无需额外抗饱和补偿器;其次,设计了自适应调整项,确保跟踪误差始终约束在预设范围内,避免了系统因突变扰动引发奇异性问题,并且采用自适应方法巧妙地解决了系统参数不确定性与未知外部干扰的问题;接着,提出了事件触发控制机制,降低了通信和计算负担,减少了系统能耗。最后,基于李雅普诺夫稳定性理论证明了所设计控制方法的有效性,并且通过仿真验证了所提控制算法的有效性和优越性。

破片作为杀爆战斗部的主要毁伤元,其毁伤威力的定量评价主要依赖于破片速度、空间分布及质量特性等参数的精确测试。本文系统综述了杀爆战斗部破片场参数测试技术的最新进展,重点围绕静爆与动爆两种典型条件展开了对比分析。在静爆测试方面,详细对比了网靶等接触式技术、光幕与雷达等截面式光电技术,以及高速立体视觉等三维重构技术的原理与特点,并阐述了其技术改进情况和发展脉络。在动爆测试方面,系统梳理了国内外在测试手段和仿真模拟的研究成果,深入分析了动爆条件下炸点控制、时空同步等特殊挑战及其应对策略。此外,本文还探讨了以机器学习(特别是深度学习)为代表的智能算法在破片目标识别、轨迹追踪、数据融合及动爆参数预测等方面的应用与赋能潜力。最后,对破片场参数测试技术的未来发展趋势进行了展望,提出了需重点发展高精度动爆破片参数测试技术、提升三维重构能力,并强化机器学习在测试技术中的应用,以支撑杀爆战斗部的优化设计和毁伤威力评估。

传统脊形乘波体设计中,设计型线参数调整复杂且设计直观性欠佳。为此,本文提出基于 B 样条曲线的脊形上表面设计方法,通过控制点直接调整设计型线,提升设计灵活性与便捷性。利用 Bezier 曲线构建底部型线,结合吻切锥理论确定前缘与下表面底部型线,采用三次和二次 B 样条曲线构建上表面型线。通过 CFD (Computational Fluid Dynamics)方法验证方法可靠性,分析脊形乘波体的气动性能。结果表明:随着攻角逐渐增大,脊形上表面对气动特性的影响逐渐减弱,最大升阻比出现在攻角4°至6°范围内。所提方法为乘波体设计提供了更直观的型线优化手段,对工程化设计具有参考价值。

为了提高B₄C/Al复合靶抗EFP侵彻的能力,改变陶瓷板迎弹面的表面形态,针对7种弹着面有不同阵列凸起结构的B₄C/Al复合靶,利用LS-DYNA软件对EFP模拟弹丸分别以1.5、1.7和1.9km/s的速度对复合靶的侵彻过程进行数值模拟,分析了EFP弹丸的质量、速度和动能的变化规律。计算结果表明:迎弹面有凸起结构的B₄C/Al复合靶比平端面B₄C/Al复合靶对EFP弹丸有更良好的抗侵彻性能和降速性能,其中以弹着面有金字塔阵列凸起的复合靶对EFP的降速性能最佳;正侵彻时R3半圆靶防护性能最佳;斜侵彻时对阵列异性靶,弹体的侵彻方向影响异形复合靶的抗侵彻能力,正弦波形靶防护性能最佳。

针对高熵合金力学性能的研究,建立一个简单精准的高熵合金状态方程参数测试系统。基于波阻抗匹配原理,利用压力对比法设计了测试实验装置,获得了高熵合金材料的冲击绝热线,并通过自适应聚类检测法对获得的实验数据进行优化检测。经过优化将实验获取的冲击绝热线斜率与截距的置信区间分别由[1.66293,2.03332]、[4.01158,4.38089]缩小到[1.6461,1.92734] 、[4.15248,4.27542],将决定系数R²由0.9687提升到0.9849,并获得了高熵合金的Hugoniot状态方程参数为C₂=4.214km/s,λ₂=1.787。本文建立的Hugoniot状态方程适用的压力区间约为5.86~32.77GPa,若外推至更高压力区间需进一步实验验证以确保可靠性。结果表明,本系统通过数据优化算法与实验设计的结合,实现了高熵合金状态方程参数的高精度测试,为该类材料在动态力学环境下的性能评估与应用提供了关键技术支撑。

针对传统聚能战斗部水下侵彻单层靶孔径小的问题,提出了一种基于内锥角α和外锥角β的W型聚能装药结构设计方法,研究了药型罩结构对射流成型以及毁伤效能的影响规律。定义药型罩内外侧边长度的比值μ作为影响W型药型罩水下成型及毁伤的表征参数。通过数值模拟,分析比值μ及起爆点对环形射流成型与侵彻的影响规律。结果表明:当μ为0.22时,环形射流向轴线过度汇聚,形成爆炸成型弹丸(EFP);当0<μ<1时,随着μ值的增大,环形射流外扩趋势逐渐增大,头尾速度差减小,射流稳定性增加;当μ>1时,随着μ值增大,射流尾部杵体减少,头部射流扩张,头尾速度差增大以及受到外部水域作用,射流稳定性显著下降;随着起爆点数量增加引起环形射流头部颈缩,在小炸高情况下对侵彻开孔影响较小。通过优化药型罩内外锥角组合调整μ值及起爆点数量,可以实现环形射流对靶板的大面积毁伤。

为探究弹体对混凝土介质侵彻深度的尺寸效应,通过开展三种几何相似弹体(缩尺比为1/1、1/2与1/3)的侵彻试验,提出以弹径系数为变量的侵彻深度计算方法,建立考虑缩尺比的侵彻深度换算系数模型,并通过数值模拟对侵彻过程中弹靶接触区材料的动态应变率进行了定量分析,最终确定不同缩尺比下侵彻深度换算系数取值。结果表明:原型弹与模型弹的无量纲侵彻深度存在尺寸效应,其源于不同缩比试验中靶体平均应变率的差异,该应变率随侵彻速度增大而增大,随弹体直径减小而增大,且不满足几何相似缩比关系。所建立的侵彻深度换算系数与靶体应变率及缩尺比相关,该系数不仅量化了材料应变率对尺寸效应的影响,也从机理上阐明了混凝土介质中侵彻深度尺寸效应的成因。

为研究铜-铝/聚四氟乙烯(Cu-Al/PTFE)含能复合药型罩的刻槽结构对其毁伤性能的影响。采用140°大锥角含能复合药型罩,通过数值模拟和实验相结合的方法,针对预制刻槽含能复合药型罩对混凝土靶毁伤效果进行研究。经对比,实验结果与模拟结果吻合良好;进一步分析刻槽宽度、深度和壁厚比等结构参数对射流毁伤效能的影响,结果表明:刻槽结构会影响射流能量在横向扩展与纵向侵彻之间的分配,较小宽度、浅深度及小间隔有利于射流横向扩孔,而较大宽度、深刻槽及大间隔则增强能量集中,提升穿深能力;同时刻槽份数与壁厚比对射流稳定性与活性材料随进能力影响显著,其中铜/活性材料药型罩壁厚比为1∶1时,射流成型与毁伤性能最较佳。

针对现代复杂电磁环境中,处于稳定跟踪阶段的捷变频雷达在压制干扰下难以兼顾相干积累增益与抗干扰能力的问题,提出一种基于近端策略优化的频率与驻留时间联合控制方法。首先,分析了雷达相干积累增益与被截获风险之间的制约关系,模拟了干扰机的动态组合压制行为,构建了包含信号级特征反馈的雷达抗干扰马尔可夫决策过程模型,其次,引入近端策略优化算法,设计了兼顾探测效能与生存能力的复合奖励函数,使雷达智能体能够在未知的动态博弈环境中自主学习最优策略。该策略能够根据环境反馈实时调整工作频率与驻留时长,从而最大化信干噪比。仿真结果表明,与传统策略相比,所提方法能有效规避组合压制干扰,在显著降低被干扰概率的同时大幅提升了输出信干噪比,具有较强的环境适应性与鲁棒性。

大型弹箭系统模态参数的获取手段一般为有限元分析与地面振动试验。由于无法模拟飞行状态下的系统时变特征,通常需要基于若干特征工况对系统进行有限元建模或地面振动试验,最终通过数值插值法得到系统飞行模态频率,反复的建模分析与地面试验过程费时费力,资源消耗较大。本文基于集中质量-梁模型,采用有限单元法建立了一种弹箭时变模态参数快速预示方法,该方法引入时变的质量矩阵、刚度矩阵、阻尼矩阵对系统时变动力学模型进行正向建模,进而快速给出系统的时变模态频率参数。该方法采用某远程制导火箭的地面振动试验数据以及飞行遥测数据进行了验证,结果表明该方法能够可靠地模拟系统时变模态参数,有效解决了时变系统仿真繁琐的痛点,基于该方法得到的时变动力学响应数据对天地模态一致性分析、载荷辨识等动力学反问题具有重要意义。

为解决现代防空作战中武器-目标分配(Weapon-Target Assignment,WTA)决策效率低与实用性不强的问题,首先构建了一个综合考虑弹药消耗、作战成本、总作战时间与拦截收益四类指标的多目标WTA模型,同时考虑武器-弹药兼容性、弹药库存与毁伤门限等实际约束,以增强模型的实战贴合性。其次,提出了一种混合启发式算法HCQPSO-VNS(Hybrid Chaotic Quantum Particle Swarm Optimization-Variable Neighborhood Search,HCQPSO-VNS)用于求解所提WTA模型。该算法采用Logistic混沌映射提高初始种群质量,利用量子粒子群优化(Quantum particle swarm optimization,QPSO)实现全局搜索,并引入具有多邻域结构的变邻域搜索(Variable Neighborhood Search,VNS)进行局部优化,避免早熟收敛。最后,仿真结果表明,所提算法在较少迭代内即可收敛至高质量可行解,所得分配方案在满足期望毁伤下界与武器-弹药兼容性等约束的同时,可实现四类指标之间的有效均衡。对比仿真显示,该算法综合性能优于多种主流对比算法,可有效提高防空火力分配决策的效率与科学性。同时,随着问题复杂度增加,算法仍能保持较高的寻优效率与计算可接受性,展现出良好的可扩展性。

基于LS-DYNA平台开展了满装填固体火箭发动机起始工作段包覆套与推进剂界面损伤特性数值模拟研究。研究结果表明：不考虑流固耦合时，包覆套内外表面压差仅由包覆套与绝热层之间的最小流通截面积决定，这与实际物理过程不符。考虑流固耦合时，包覆套内外压差随发动机工作时间的持续增加先增大后减小，并在0.4s时刻压差达到最大值0.604MPa。压差作用下，包覆套和推进剂界面处可能存在额外应力并导致界面的损伤和扩展。发动机设计过程中，应综合评估包覆套与绝热层之间的缝隙大小以及包覆套弹性模量，以确保界面力学性能稳定，减缓损伤扩展，从而提高结构的稳定性和可靠性。

为了进一步提高固体发动机性能预示精度,提出了一种基于参数-模型耦合的固体发动机内弹道性能预示方法。首先,针对经典固体发动机零维内弹道性能预示结果与发动机实际工作结果的差异,对发动机性能预示偏差影响因素进行了分析,确定了预示偏差关键影响因素;然后,依据各影响因素的特点,分别通过引入性能预示待定参数和建立性能修正模型来表征其影响,并以此为基础提出了耦合预示框架;最后,分别以单室单推、单室双推固体发动机性能精确预示问题为例,基于试验数据开展了发动机内弹道性能预示及分析。结果表明,本文提出的性能预示方法不仅可以显著提升固体发动机推力、压强等宏观内弹道性能预示精度,还可以实现对燃面、喉径、燃速等细观参数精确预示,实现发动机推力、压强预示偏差不大于1%,质量流量预示偏差不大于0.1%,可支撑发动机工作过程分析。

针对无人机通信领域中文命名实体识别样本不足、语义易混淆和实体边界模糊等问题，提出了一种多特征融合的中文命名实体识别模型RCPAC（roberta-wwm-ext-large-CNN-PositionAwareAttention-BiLSTM-CRF）。首先，使用无人机通信领域词典动态融入到 roberta-wwm-ext-large模型获得融合无人机领域词信息的全局特征，并在卷积神经网络（Convolutional Neural Network，CNN）层引入挤压激励网络（SENet，SqueezeandExcitation Networks）注意力机制，提取关键特征，在双向位置感知注意力机制中设计区域划分的前向、后向两个注意力模块，以捕捉实体边界特征；然后将融合词信息的全局特征、CNN层提取的多尺度局部特征和双向位置感知注意力机制获取的位置信息与实体特征进行动态权重融合；接着通过双向长短期记忆网络（Bidirectional Long Short-Term Memory，BiLSTM）层建立长序列依赖并过滤掉冗余特征；最后通过条件随机场（Conditional Random Fields，CRF）解码层输出最佳标注序列。通过对比实验和消融实验证明了该模型的有效性和优越性。在自主构建的小规模无人机通信领域数据集上，与其他模型相比，RCPAC模型的F1值提升了1.01%~9.95%。此外，在CCKS2021中文地址要素解析和MSRA数据集上，模型的F1值分别达到92.15%和95.56%，证明了该模型的泛化性和有效性。

针对前向增强杀伤榴弹威力特性,提出了一种基于射击线法的打击轻型装甲车辆毁伤效能评估方法。划分了轻型装甲车辆毁伤等级,提出了破片对轻型装甲车辆毁伤判据;分析了前向增强杀伤榴弹威力特性,构建了基于弹药终点速度的威力场理论模型;研究了前向增强杀伤榴弹打击轻型装甲车辆弹目交会过程,提出了基于射击线法的毁伤效能评估方法。最后基于构建的理论方法和计算模型,对前向增强杀伤榴弹打击轻型装甲车辆毁伤效能进行了计算,为前向增强杀伤榴弹打击轻型装甲车辆提供技术支撑。

利用MATLAB优化平台,提出了一种基于fmincon函数的低副瓣阵列方向图优化设计方法。该方法通过构建以目标区域副瓣电平为优化目标的混合惩罚代价函数,并辅以主瓣增益波动控制的非线性约束条件,将阵列波束优化问题转化为连续变量的非线性约束优化问题。计算结果表明:在保证主瓣增益波动<0.3dB的前提下,所设计阵列可在指定空域范围内实现15~20dB的副瓣电平压制,且优化过程具有快速收敛性和良好的稳定性,该方法能够兼顾优化精度与计算效率,为需要满足主瓣保形和特定区域副瓣抑制的天线阵列设计提供了一种高性能、高可靠性的解决方案,具有较好的工程实用价值。

当前空战对抗条件下目标经常出现中大过载、强机动的现象,导致机动轨迹预测难度大。针对当前传统轨迹预测方法预测精度低、可预测时间短的问题,提出了一种基于贝叶斯优化的双向长短期记忆网络(BO-Bi-LSTM)多步轨迹预测方法。分析滑动预测方法,建立了在线滚动预测数学模型,解决了预测值的构造问题;利用贝叶斯优化方法自动对网络超参数进行寻优,迭代之后得到最优的超参数;对滚动优化滑动窗口长度进行分析,在经典滑动窗口长度中得出预测精度最高的滑动窗口长度;为检验该方法在机动轨迹上的预测性能,对一段经典机动飞行轨迹进行预测仿真,与其他3种神经网络预测模型进行对比,仿真结果证明贝基于叶斯优化的双向长短期记忆网络多步轨迹预测方法在预测精度上高于其他3种神经网络,在三维轨迹误差小于200m的精度能持续预测4.5s左右。

聚能装药因其能量利用率高,在未爆弹药销毁领域应用广泛。为实现水下未爆弹药的安全高效销毁,对组合式Φ50mm聚能装药射流水中引爆厚壳装药能力的影响因素进行了研究。针对喇叭形药型罩,分析装药结构、头部组合式空腔结构长度、水深等因素的影响,采用数值模拟方法表征聚能射流水中成形特性,并评估其引爆能力。结果表明:药型罩高度、壁厚、曲率半径以及药柱高度等参数,对聚能射流引爆能力的影响程度存在强弱排序;对于水下聚能装药,组合式空腔结构射流的能量损耗降低了74.8%;随机森林模型可有效预测射流与带壳装药接触速度随水深增加的非线性变化规律。研究成果可为水下聚能装药结构优化与工程实践提供理论依据与技术支撑。

大质量动能块高速冲击可有效引爆导弹战斗部内部装药,是防空反导的重要技术手段。为提升对战术弹道导弹的拦截能力,揭示动能块对带壳装药的冲击起爆规律,掌握高能炸药装药冲击起爆阈值,开展动能块对带壳高能炸药装药冲击起爆效应仿真研究。首先,基于已有文献和目标特性分析设计带壳装药靶标,考虑HMX基高能炸药的广泛应用,装填HMX和PBX-9404两种高能炸药,其迎弹面为厚度10~40mm的4种典型厚度钢,选择合理材料模型参数,构建冲击起爆效应数值仿真模型;然后,通过数值仿真模拟带壳装药在钨合金块高速冲击下的响应,获得着角0°~80°下装药冲击起爆速度阈值;基于仿真结果分析不同着角及壳体厚度下装药的起爆阈值变化规律,构建冲击起爆速度阈值计算模型。研究结果表明:HMX炸药冲击起爆速度阈值呈现两个阶段,当着角小于50°或壳体厚度小于30mm时维持在1175~1525m/s之间,当着角或壳体厚度继续增加时增幅剧烈增大至接近300%;PBX-9404炸药冲击起爆速度阈值在35~1475m/s之间,随着着角和壳体厚度的增加而增大,着角大于50°后增幅显著提升至200%,与壳体厚度增加近似线性相关;构建冲击起爆阈值速度预测模型,对HMX和PBX-9404炸药的拟合相关系数R²分别达到0.93和0.90。研究结果可为拦截型反导战斗部设计提供支撑。

在现代战争中,察打一体无人机(Reconnaissance and Strike Integrated Unmanned Aerial Vehicle,RSUAV)在执行侦察、监视、目标定位以及精确打击等任务时,面临着敌方导弹精确打击的巨大威胁。为了应对这一挑战,本文提出一种结合箔条弹和红外弹优势的混合投放策略以延长战场环境下RSUAV使用寿命。具体来说,我们首先构建了RSUAV、箔条弹和红外弹的运动模型,并首次将箔条云的动态雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)模型与红外诱饵的时变辐射模型集成至统一框架。随后,基于质心干扰原理,构建了混合投放决策的目标函数,结合红外与雷达敏感度权重动态调整干扰弹投放策略,以解决复合制导导弹难以被有效干扰的难题。最后,设计了一种自适应遗传算法,通过调整种群规模、适应度等参数,提高算法收敛效率,从而保证复杂多变战场的实时性要求。仿真实验表明,无论敌方导弹是红外、雷达还是复合制导,该方法均能对其进行有效干扰,从而显著提高RSUAV的生存能力。这种混合投放策略为现代战场提供了更为有效的电子战手段,具有重要的战略价值和应用前景。

针对航空异构法兰在装配过程中存在的人工效率低、对接精度差、安全风险高等问题,提出一种基于强化学习的Stewart平台法兰试验件柔顺装配控制方法。首先,构建了六自由度Stewart平台的运动学与动力学模型,分析其在复杂约束下的调姿能力;其次,设计了一种数据驱动的柔顺控制策略,结合导纳控制与强化学习算法,实现试验件的高精度对接与柔顺装配;最后,搭建联合仿真平台,通过Webots与PyCharm协同仿真验证了所提方法在不同初始误差和扰动条件下的有效性与鲁棒性。仿真结果表明,与传统固定参数导纳控制相比,本文提出的方法在装配过程中平台最大接触力降低了30.4%,装配效率了提升了约90%,且位置稳态误差仅为7.5mm,说明该方法在保障装配安全性的同时显著提升了作业效率与精度,具备良好的工程推广价值。

在卫星导航接收机中,信号捕获性能受检测门限设置影响显著。现有方法难以适应城市中日益复杂的电磁环境,在多干扰环境下,易出现虚警,严重影响接收机捕获可靠性。为此,在北斗B1C信号捕获环节加入恒虚警率(CFAR)检测,提出一种根据先验干扰数量动态调整判决门限的算法,该算法根据实时估计的环境内干扰目标的数量来自适应确定信号捕获的判决门限,提升接收机在多干扰环境下的性能。仿真结果表明,该算法能显著提升接收机在多干扰环境中的鲁棒性和捕获灵敏度,从而提高军事装备在城市作战中的可靠性。

针对防空导弹拦截高速机动目标的难题,提出了一种考虑终端视线角约束的三维末制导律。基于三维弹目相对运动模型,建立了目标加速度自适应估计模型,该模型实现了对弹目视线角速度的有效跟踪,以及对目标加速度的高精度估计。进一步,建立了终端视线角约束从地面坐标系至弹体坐标系的转换关系,并结合滑模变结构控制与有限时间收敛理论,设计了一种能够直接应用导引头测量信息的末制导律,通过推导证明了制导系统状态量的稳定性和有限时间收敛性。数字仿真验证结果表明,该末制导律不仅能将视线角有效控制至期望值,还将平均脱靶量显著缩减至1米以内。相较于传统的偏置比例导引律,显著减小了防控导弹拦截高机动目标时末端需用过载,提升了导弹的制导精度。此外,该制导律直接利用导引头测量信息,有助于降低制导系统的复杂度,对防空导弹制导技术的研究具有重要的参考和应用价值。

针对森林火灾中火焰蔓延与烟雾扩散对无人机造成的威胁,提出一种在动态火灾与烟雾耦合的环境中正则虚拟管道实时生成方法,以满足无人机在该环境下的高安全性飞行需求。首先构建起融合火灾蔓延规律与烟雾平流扩散机制的动态环境预测模型,并提出一种协同表征实时位置风险与时空预测风险的双重度量机制,构建了静态和动态障碍物统一量化代价场和时空约束窗口。其次,构建风险感知的管道生成框架,利用风险感知A^*算法搜索时空可行路径,利用自适应安全虚拟管道生成算法来生成正则虚拟管道。仿真结果表明,该方法可随火情变化实时生成虚拟管道,并且相比于现有方法,最小安全距离提升43.2%,最高代价值降低28.7%,规划时间减小82.9%,显著增强了无人机在多源高风险环境下的航迹安全和飞行安全。

电动巡飞弹推进装置的性能直接影响其飞行速度、航程、续航时间和机动性等,因此准确获得推进装置的性能数据对于巡飞弹总体设计、作战效能评估等具有重要作用。由于电动巡飞弹螺旋桨尺寸较小,容易受到弹身和来流的影响,因此传统螺旋桨风洞试验方法不适合进行电动巡飞弹推进装置的性能测试。本文以电动巡飞弹推进装置整体为测试对象,研究并设计了一套风洞试验系统,可直接通过风洞试验的手段测量推进装置的性能,并对电源电压下降和直流电机发热的关键问题进行研究。最后在CG-02低速风洞中开展某型电动推进系统试验。试验结果表明,该系统具有较好的测量精度,并且试验数据相比于常规的螺旋桨风洞试验更加接近飞行辨识数据。该试验系统可以为电动巡飞弹推进装置的选型和优化提供数据支撑,有效地指导巡飞弹的总体设计。

靶弹总体设计与其动力系统设计作为串行步骤需要开展多轮迭代优化。动力系统设计遵循发动机最优原则,无法根据所输入总体参数直接得到最优靶弹总体性能,使得设计周期与成本增加。提出了一种多级推力靶弹内外弹道耦合方案优化框架,构建了固体火箭发动机性能分析模型和靶弹外弹道仿真计算模型,实现了内外弹道一次寻优设计。建立了以靶弹巡航时间最大为优化目标的内外弹道联合设计寻优算法,根据内外弹道联合设计寻优流程开展了在发动机结构强度、药柱力学特性、舱体总体布局以及靶弹稳控特性约束下低空超音速巡航靶弹巡航时间优化研究。对比初始方案,靶弹低空超音速巡航时间提升27.4%,从而验证了内外弹道一体化寻优设计方案的合理性。

针对洲际高速运输及全球范围快速精确打击需求,本文创新性提出基于不同空域特性的两种轨道设计方案。针对依靠惯性滑翔的亚轨道飞行器方案,通过动力学建模建立速度矢量解算方法,并结合齐奥尔科夫斯基方程精确计算燃料需求。对于临近空间高超声速飞行方案,构建巡航数学模型并基于升阻比特性推导超燃冲压发动机燃料方程。理论计算与数值仿真表明:两种方案在燃料消耗方面呈现显著的航程相关性,且存在明确的技术优势交叉点——当航程超过临界值时,轨道飞行器燃料需求显著低于高超声速方案。特别地,临近空间飞行器的性能不仅与航程相关,更与升阻比参数密切耦合。本研究通过系统对比两种轨道方案的技术特性,为空天运输飞行器设计提供了理论依据与量化决策支持。

航空武器装备作战能力评估不仅是技术问题,更是战略问题,它直接关系到装备是否能够在战场上发挥预期作用、未来战争模式能够被精确判断。针对现有航空装备作战能力评估模型可信度不足、指标精度不高以及过于依赖专家经验等问题,本文提出一种基于不确定性结构方程模型(Uncertainty Structural Equation Modeling,USEM)的航空武器装备作战能力评估方法,结合三角模糊数和深度神经网络来完成不确定性指标的构建,用来解决数据量少,专家数据受主观层面影响较大等缺点,提高模型输入精度。将处理后的数据转化为SPSS文件,并导入AMOS进行分析,实现作战能力指标值与SEM的关联。结果表明:CN值在0-3之间、RMSEA值小于0.08, CFI值、TLI值均大于0.9,可见模型拟合程度较好,模型的估计值与导弹作战能力指标值相契合,可将其用于航空武器装备战能力评估。

火箭橇对飞机、导弹、航空飞行器等速度与加速动态试验测试至关重要。采用有限元分析预示试验工况是成功开展火箭橇试验不可或缺的部分。随着火箭橇试验速度的不断增加,对有限元模型的精度要求也相应提高。因此,需要提升火箭橇的整体建模技术,以满足各类试验需求。为更准确地预示火箭橇试验的动态响应,构建了基于薄壁结构的高精度模型,采用壳-实体混合单元实现薄壁结构的精确建模,并利用满足位移协调的网格,确保壳-实体单元间的位移一致性和载荷的准确传递,以提高模型的计算精度和稳定性。高、低速火箭橇运行过程的仿真结果表明,混合单元的薄壁结构在振动响应预示方面优于实体单元结构。试验结果与仿真结果的对比显示,在研究范围内,该模型的误差满足试验需求,其有效性和可靠性得到了验证。因此,采用混合单元薄壁结构进行建模能够更准确地预测火箭橇的动态响应。这一建模方法为火箭橇结构的设计和优化提供了重要技术支持,对提升火箭橇性能具有重要意义。

针对串联战斗部前级装药在大孔径开孔、规则通孔形成及后级弹体稳定通过方面的需求,本文研究了W-截顶式环形聚能装药(W-truncated annular shaped charge,WTASC)的成型特性与侵彻性能。通过数值模拟并结合已有试验结果验证模型可靠性,分析了内罩区、外罩区和截顶区在射流形成及靶板侵彻中的作用。结果表明,WTASC毁伤效果由高速射流、环形侵彻带和截顶区质量装载共同决定,侵彻过程可分为头部开坑、主体侵彻、尾部加载和冲塞扩孔四个阶段。结构参数分析表明,锥角主要影响轴向侵彻与径向扩孔间的能量分配,截顶长度和外罩高度主要影响射流连续性及冲塞行为。进一步地,本文构建了兼顾开孔、通孔、出孔和冲塞特征的多指标侵彻能力评价体系,引入等效通道毁伤指数并实现侵彻能力分级,为WTASC结构优化和串联战斗部前级开孔设计提供了具有工程参考价值的评价方法。

针对飞行器集群和机动目标,研究一类带有输入约束下的飞行器集群智能协同微分对策制导问题。首先,根据主-从式协同制导架构,建立了领导者-跟随者高阶非线性制导模型,结合微分对策思想设计出智能协同最优制导策略;其次,基于自适应动态规划(ADP)算法建立评价神经网络,给出自学习在线求解方法,并利用Lyapunov稳定性理论和不变集原理,证明了闭环系统的稳定性和评价网络权值的收敛性;最后,通过仿真验证了协同制导方法的有效性,其中飞行器集群最大脱靶量小于0.1m,最大打击时间差小于0.5s,体现了对目标的精准协同打击。

超高速制导炮弹在发射时承受高过载,需要在发射后进行空中对准;MEMS惯组在高过载冲击后,测量精度下降。针对制导炮弹MEMS惯组精度低导致空中对准误差大的问题,在不增加弹上额外机构的前提下,借鉴旋转调制的思想,通过弹体在空中的自身旋转,实现MEMS惯组自补偿来提高空中对准精度。在超高速制导炮弹弹体单轴(滚转轴)转动下,推导了基于旋转调制方法的滚转角辨识算法。根据建立的弹道模型,使用不同滚转角、不同发射方位角的弹道进行仿真,并对单条弹道进行蒙特卡洛仿真。仿真结果表明,滚转角辨识精度在3°以内。与传统滚转角辨识方法相比较,表明了旋转调制方法的准确性。

针对引信涡轮发电机在宽马赫数、高转速工况下易发生气动弹性失稳的问题,采用流-固顺序耦合方法研究了叶片形变特征及其对气动扭矩的影响。通过对载荷的解耦分析发现,叶片形变的主导诱因是高转速离心载荷(形变量占比>98%),而非气动载荷。研究表明,该离心诱导变形导致叶片出现显著的几何畸变,破坏了原始气动外形,导致涡轮发电机的驱动扭矩随转速升高呈梯度下降,最高转速下扭矩降幅约达26.6%。揭示了柔性叶片变形对引信涡轮发电机性能的影响机理,为引信电源的稳健设计提供了理论支撑。