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2013年 第34卷 第8期    刊出日期：2013-08-30

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研究论文

机械式自动变速器重型军用轮式车辆坡道起步控制策略研究

鲁佳, 刘海鸥, 彭建鑫, 席军强

2013, 34(8):  929-934.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.08.001

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针对机械式自动变速器(AMT)重型军用轮式车辆坡道起步的问题,提出了车辆坡道起步控制策略。通过对试验车辆坡道起步过程进行动力学分析,结合发动机转速特性曲线,提出了基于油门开度、发动机转速和发动机转速下降率来估算离合器传递转矩的思想,并确定了驻车制动释放的条件。在试验车辆AMT 系统硬件条件的基础上,设计了离合器的控制策略并编写了控制软件。分别在不同坡道上进行了多次试验,均取得了理想的效果。试验结果表明:研究过程中所提出的理论和方法正确,可实施性强,能够很好地满足AMT 重型军用轮式车辆在不同坡道上的起步要求。

有效射流与药型罩材料的分配关系

侯秀成, 蒋建伟, 陈智刚

2013, 34(8):  935-941.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.08.002

摘要 ( )   PDF (4642KB) ( )  

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应用LS-DYNA 及动态示踪点处理方法,研究典型聚能装药有效射流与药型罩材料的细微分配关系。取临界侵彻速度为2 km/ s,将有效射流按速度分布分为高速( vj 逸5 km/ s), 次高速(4 km/ s臆vj <5 km/ s), 中速(3 km/ s臆vj <4 km/ s)和低速(2 km/ s臆vj <3 km/ s)4 个区间段。结果显示:药型罩的有效区域为一变壁厚的薄壁锥形体,高速段为药型罩顶部内表面往里0. 12 倍壁厚,其低速段最厚处为药型罩内表面往里0. 46 倍罩壁厚,距药型罩底端约0. 2 倍的罩高范围内不形成有效射流。药型罩内表面材料在形成射流时呈渐进分层剥离状,有效区域与药型罩壁厚及质量比例沿罩轴线方向均为指数分布。可为高效聚能装药及复合药型罩研究提供参考。

激光引信双向驱动单发单收大视场探测技术研究

甘霖, 张合, 张祥金

2013, 34(8):  942-947.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.08.003

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由于受系统功耗和空间的限制,常规弹药激光引信无法采取多个激光器和多个激光接收器实现多发多收,同时传统的激光大视场探测方式无法满足小型化、结构简单的需求。提出一种新型的双向驱动单发单收大视场探测方案,建立弹目交汇捕获率数学模型,分析了不同弹目距离以及不同转速下目标捕获率。并针对系统电磁干扰影响因素,采用多种方法复合屏蔽电磁信号对回波信号的干扰,加工制作了原理样机,进行了抗电磁干扰实验以及不同距离动态旋转目标探测实验,结果表明本方案能够有效屏蔽系统电磁干扰,在转速50 000 r/ min 时能保证距离为8 m 的目标可靠捕获,使大视场全向探测激光引信在常规弹药上的应用成为可能。

智能雷激光引信扫描目标的建模与仿真

于宁, 张有龙, 杨东来, 尹栋

2013, 34(8):  948-952.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.08.004

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为研究智能雷激光引信一维距离像的特征,将动力学、运动学原理应用于智能雷子弹药扫描运动的建模中。采用解析几何方法建立了地面背景、干扰物、装甲目标、扫描线与目标交会的数学模型。仿真计算了智能雷激光引信在不同干扰物影响下,扫描静止和运动的装甲目标所产生的一维距离像。结果表明:激光引信能够多次探测目标,探测目标的次数与时间由智能雷子弹药与目标的相对位置决定;对外形特征明显的目标,激光引信一维距离像具有唯一性。建立的仿真模型可为智能雷总体设计、激光引信设计、目标识别算法的研究提供参考和借鉴。

集成器件化纳微结构炸药片制备及性能研究

王建华, 刘瑶, 闫利伟, 刘玉存, 常双君, 于雁武

2013, 34(8):  953-957.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.08.005

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为满足微型爆炸元件中含能材料集成化的需求,以RDX、HMX 为研究对象,采用溶剂/非溶剂重结晶和软模板方法相结合,得到片状的RDX 和HMX 晶形。用扫描电镜(SEM) 分别观察其表面形貌,发现RDX 片有两种结构:六边形RDX 片晶厚度约3 μm,长在20 ~50 μm 范围内;四边形RDX 厚度约1 μm,长在10 ~50 μm 范围内;HMX 片晶为长方形,厚度小于1 μm,长在3 ~10 μm 范围内。对3 种含能片进行撞击感度和热分解性能测试,结果表明:片状含能材料的撞击感度比类球形含能材料高,但分解放热峰值基本不变化。

斯蒂芬酸铅的静电危险性研究

李志敏, 周铭锐, 张同来, 周遵宁, 杨利, 张建国

2013, 34(8):  958-964.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.08.006

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为研究斯蒂芬酸铅(LTNR)的静电危险性,对其静电积累量和静电火花感度进行了全面的测试。选用不锈钢、铝、夹布胶木、导电胶皮和虫胶漆牛皮纸5 种滑槽,测试了不同滑槽长度和倾斜角度下LTNR 的下滑时间和静电积累量。计算出LTNR 与5 种滑槽的摩擦系数;研究了LTNR 的静电积累量随滑槽长度和倾斜角度的定量关系,分别拟合为线性方程和二次方程;研究了LTNR 的下滑速度和摩擦力对静电积累量的影响,并进行了二元线性回归,得出预估公式。此外,在不同的电容、电阻和极针间隙装置条件下,测试了LTNR 的静电火花感度。结果发现:测试条件对静电火花感度的测试结果影响较大,静电火花感度E50与极针间隙表现出正线性关系。

环境湿度对铝粉爆炸特性参数影响的实验研究

谭汝媚, 张奇

2013, 34(8):  965-969.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.08.007

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为全面评估铝粉爆炸的危险性,在爆炸罐内进行了环境湿度对铝粉爆炸影响的实验研究。分别得到了33%、60%和90%相对湿度下铝粉爆炸的最大爆炸压力和最大压力上升速率值。结果表明:环境湿度对铝粉爆炸有显著的影响作用,而这种作用与浓度有关。当铝粉浓度较低时,随着环境湿度的增加, 最大爆炸压力和最大压力上升速率值先增加后减小;而浓度较高时,最大爆炸压力和最大压力上升速率值则随着环境湿度的增加而明显增加。同时通过对实验数据的非线性拟合,得到了3 种环境湿度下最大爆炸压力和铝粉浓度之间的DoseResp 函数关系。该研究可作为铝粉爆炸危险性评估的参考。

微爆索切割航空有机玻璃板实验研究

李志强, 王志华, 刘晓明, 赵隆茂

2013, 34(8):  970-974.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.08.008

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采用六硝基芪域( HNS域) 微爆索切割航空有机玻璃( PMMA) 板。在改进的实验装置上,针对3 种不同长度的PMMA 板材,在3 种不同温度下,完成了45 次微爆索爆炸切割PMMA 板实验,研究温度、尺寸和边界约束对切割效果的影响。实验结果表明,在所研究的范围内,温度、尺寸和边界约束条件对爆炸切割PMMA 板的效果影响甚微,可以忽略不计。因此,元件的实验参数和结果,可以直接用来指导真实件实验,为弹射救生系统的设计和改进提供科学依据。

超音速带弹武器舱气动特性数值研究

黄长强,国海峰,唐上钦,王勇

2013, 34(8):  975-980.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.08.009

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采用大涡模拟(LES)和计算声学FW-H 方程相结合的方法,研究了带弹武器舱在超音速条件下的气动特性,建立了计算模型并验证了网格的可靠性。计算结果表明:带弹武器舱的流场由于导弹的分隔而形成3 个独立旋涡,静压系数沿流向总体呈先减小后增大分布;流场噪声声压级比空腔流场低5 ~6 dB,最大声压级出现在弹舱后壁面两侧区域,声压级峰值频率小于200 Hz;流场噪声产生于舱口剪切层的自持振荡,在导弹头部和弹舱后壁面之间区域存在“ 脱落涡—声波—反射声波—新脱落涡冶的循环。研究结果对建立适用于超音速带弹武器舱的流场控制方法有参考意义。

中低密度材料飞片超高速撞击铝防护结构实验研究

张永强,陶彦辉,蔡进涛,宋振飞,谭福利,赵剑衡

2013, 34(8):  981-985.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.08.010

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空间碎片相对于在轨航天器具有10 km/ s 左右的平均撞击速度,且处于低轨道90% 数量的空间碎片密度属于中低密度材料,针对空间碎片撞击速度及材料密度的特点,采用电炮、磁驱动超高速飞片发射技术,开展了14 km/ s 速度低密度材料( Mylar) 和近9 km/ s 速度中密度材料(2A12 铝)超高速撞击单/ 双层铝防护结构的实验研究,得到了低密度材料飞片对2A12 铝单/ 双层防护结构撞击损伤实验结果,以及中密度材料飞片超高速撞击形成碎片云对舱壁的损伤结果。结果分析表明:14 km/ s 速度的低密度材料飞片撞击2A12 铝材料形成的碎片云中无熔化成分,而近9 km/ s速度的中密度材料飞片撞击形成的碎片云以液态、甚至是气态为主;与单层防护结构相比,双层防护结构对14 km/ s 的低密度材料飞片有着更好的防护效果。

激励特性对 L 型板振动功率流的影响

赵芝梅, 盛美萍

2013, 34(8):  986-993.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.08.011

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基于波导方法建立了L 型板的耦合振动模型。分析了激励力与被激励板的夹角对结构振动功率流的影响,获得了L 型板弯曲振动功率流与面内振动功率流随激励角度的变化规律。进而建立了力和力矩混合激励下L 型板的耦合振动模型,分析了力矩对L 型板振动功率流随激励角度变化规律的影响。研究表明:结构的面内振动功率流随着频率的升高而增大,并逐渐接近于弯曲振动功率流;小力矩激励下,间接受激励板中的低频弯曲波主要来源于相邻板中的弯曲波透射,随激励角度的减小而减少,而高频弯曲波主要由面内波转换而来,随激励角度的减小而增大;大力矩激励下,力矩对L 型板的振动功率流起主导作用;力矩越大,结构的振动功率流越大。

人工合成爆炸震动时程的拟合目标谱方法

年鑫哲, 张耀, 徐源, 严东晋

2013, 34(8):  994-999.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.08.012

摘要 ( )   PDF (3463KB) ( )  

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为研究地下防护工程中爆炸震动的抗震与隔震问题,提出了人工合成爆炸震动时程的拟合目标谱方法,阐述了拟合目标谱法的计算方法和过程。在生成非平稳加速度时程时,采用了近区和远区两种类型爆炸震动加速度的波形函数,导出了爆炸震动近区和远区的包络线函数。介绍了爆炸震动设计反应谱的构造方法,给出了修正的爆炸震动设计反应谱函数。针对一掘开式工程,采用拟合目标谱方法人工合成了感生地震动的加速度时程。算例表明,经过迭代调整后的计算反应谱可以在给定拟合精度内接近目标反应谱,合成的爆炸震动时程满足频谱设计要求,能够反映出爆炸地震动的频谱特性和强度非平稳性。

不同环境下海杂波特征仿真与试验研究

赵亚明, 李就, 孟雷, 赵越超

2013, 34(8):  1000-1006.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.08.013

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海杂波是影响雷达目标检测的主要因素,而海洋大气环境又通过影响电磁波传播路径而改变海杂波特征。分析了不同海洋大气环境下海杂波特征差异的成因,综合海面反射率经验模型,建立了基于“对等距离冶法的海杂波特征量计算方法,并对文献[9] 试验中1998 年4 月2 日观测的海杂波数据进行了仿真,经过4 个方向对比表明,仿真值与实测平均值比较吻合。结合模拟的不同环境条件和雷达参数,对标准大气、蒸发波导及表面波导等环境下的海杂波特征进行了仿真,结果表明:相比于标准大气环境,波导环境下海杂波功率特征呈现增强的趋势,而且在表面波导环境下的第一跳跃盲区内还会呈现弱杂波或无杂波特征。

核磁兼容机器人本体材料的切削加工性

任召伟, 姜杉, 戚厚军, 阎兵

2013, 34(8):  1007-1012.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.08.014

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选择3 种核磁兼容非金属材料即聚丙烯、尼龙、聚甲醛进行切削力试验和粗糙度测量,分析不同切削参数下的三维切削力和粗糙度Ra 的变化规律。在此基础上,结合加工所获切屑形状,运用有向图和矩阵(DAM)法对3 种材料的切削加工性进行评价,结果表明:尼龙切削加工性最优,聚甲醛其次,聚丙烯最差,因此宜选择尼龙作为核磁兼容机器人本体制造材料。

电液制动系统轮缸压力调节特性试验研究

徐哲, 魏民祥, 李玉芳, 刘锐, 石志潇

2013, 34(8):  1013-1020.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.08.015

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电液制动系统轮缸压力变化特性直接影响制动器夹紧力控制,由于存在机、电、液严重耦合现象,难以精确建模表达。考虑轮缸初始压力和占空比两个因素,以稳态压力变化值代表压力变化率进行试验研究,绘制了轮缸压力变化MAP 图,并对MAP 图进行分析。结果显示:轮缸稳态压力变化值随轮缸初始压力变化存在拐点,该拐点为轮缸活塞运动终止压力,本系统中该压力为2. 8 MPa;轮缸稳态压力变化值与占空比之间呈线性关系,但由于开关阀开关特性的差异,直线未经过原点,增压过程中,直线与横轴交于占空比3% 附近;减压过程中,直线与横轴交于占空比-5%附近。该压力特性研究以MAP 图的形式表达了系统的非线性特性,并找出了系统中具有线性关系的部分,有助于下一步的制动器夹紧力控制研究。

深孔数控变径超声椭圆振动镗削加工方法研究

李文, 王晓梅, 徐明刚, 张德远, 陈华伟

2013, 34(8):  1021-1027.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.08.016

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深孔镗削采用超声椭圆振动技术具有大幅降低切削力、抑制颤振和提高工件加工精度的优势。为充分发挥超声椭圆振动切削和数控加工优势,在研究固-固界面传振理论基础上,针对长径比大于20 的复杂内腔深孔件的加工难题,提出了一种新型数控变径超声椭圆双刃镗削加工方法,通过切削对比实验验证了超声变径双刃数控镗削比普通镗削更具有提高加工精度、表面质量、抑制颤振的优势。与普通切削相比,在相同加工参数下,加工孔直径16 mm,长径比23颐1,单边落差0. 5 mm 的深孔内腔轴类零件,超声镗削可达到表面粗糙度Ra 为0. 65 μm,表面质量和加工精度满足设计要求。数控变径超声椭圆振动镗削加工方法为深孔复杂内腔加工提供了一条有效途径。

研究简报

发射药超临界发泡微孔制备技术研究

应三九, 徐复铭

2013, 34(8):  1028-1036.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.08.017

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超临界流体微孔发泡技术近几年在高分子材料加工中的应用得到了广泛关注,从发泡机理到实验室制备技术,以及生产加工等方面都进行了大量研究。结合发泡机理,对发泡过程中泡孔结构参数的影响因素、发射药发泡中CO2 的溶解与扩散以及不同微孔发射药的燃烧特性内容做了针对性的研究;并结合燃烧特性,展望了这类发射药在装药技术中的应用方向,以及超临界流体微技术在发射药制备中的发展方向。

基于超声的铅皮导爆索断细药检测方法研究

李光亚, 王明泉, 郑景义

2013, 34(8):  1037-1040.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.08.018

摘要 ( )   PDF (2772KB) ( )  

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针对铅皮导爆索的非接触检测存在检测手段有限、检测效率低下、精度不高的问题,提出了一种基于超声的小径铅皮导爆索断细药检测系统,可满足对于此类导爆索断细药情况的精确快速测量。实验和实际使用证明该方法可行,系统运行可靠,可有效提高检测效率和精度。

泡沫金属/金属管塑性变形缓冲器降低弹载设备过载的数值模拟

梁增友, 高位, 陈智刚

2013, 34(8):  1041-1045.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.08.019

摘要 ( )   PDF (3281KB) ( )  

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为降低弹载设备在弹丸高速侵彻目标过程中的高过载,设计一种可降低过载值的泡沫金属/ 金属管塑性变形缓冲器。利用有限元软件LS-DYNA 对其在降低弹载设备过载上的效能进行数值模拟研究,通过数值模拟得到弹载设备侵彻过程中的过载时程曲线,并与没有采取任何措施和仅采用单纯金属管塑性变形缓冲器的弹载设备过载时程曲线进行对比。结果表明:泡沫金属/ 金属管塑性变形缓冲器可以大幅降低高速、侵彻时间长的弹丸中的弹载设备过载,且在降低弹载设备过载效能和作用时间上优于单纯的金属管塑性变形缓冲器。

月壤撞击坑对探测器着陆性能影响研究

胡建国, 马大为, 乐贵高, 蔡德咏

2013, 34(8):  1046-1050.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.08.020

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探测器软着陆后的姿态是上升器月面稳定起飞的前提基础,研究月壤撞击坑给探测器着陆性能带来的影响对上升器月面稳定起飞具有重要意义。通过有限元法(FEM)模拟GRC-1 型月壤的非线性力学特性,并与文献[13]中三轴试验结果对比,验证了仿真方法的有效性;在综合考虑月壤非线性、反推火箭残余应力、姿态控制力和重力的基础上,建立了探测器着陆过程动力学模型;以四腿悬架式着陆器为研究对象,研究了月壤撞击坑对探测器着陆后姿态的影响。结果表明:探测器着陆后的姿态角随撞击坑深度的增加而增大;若要保证上升器月面稳定起飞,撞击坑深度不能超过600 mm.

一类电机系统的分岔分析与 Hopf 分岔控制

张中华, 袁惠群, 张宇白

2013, 34(8):  1051-1056.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.08.021

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针对无刷直流电机系统等效非线性动力系统,运用中心流形理论和Hopf 分岔理论研究了系统存在的分岔行为,并设计状态反馈控制器对系统进行Hopf 分岔控制,分析了控制参数对 Hopf 分岔点位置、分岔类型以及分岔周期解振幅的影响。研究结果表明:控制器中的线性控制部分能改变原系统的Hopf 分岔点位置,甚至使Hopf 分岔点消失;控制器中的非线性控制部分则可改变原系统的分岔类型及分岔周期解振幅的大小。数值仿真证明控制器设计的有效性。