基于分离式霍普金森压杆(SHPB) 实验获取复合材料易碎弹及航空有机玻璃的材料动态力学参数,选择合理描述易碎弹与有机玻璃材料的本构模型;采用显示动力学分析软件LS-DYNA中的光滑粒子流体动力学(SPH)方法对易碎弹侵彻靶板全过程进行仿真分析。通过仿真分析研究易碎弹着靶速度、入射角度对弹体破碎和靶板毁伤的影响规律,对比不同工况下子弹的破碎效果及毁伤性能,分析总结相关规律。结果表明:子弹的破碎效果及毁伤性能随着入射速度的增大提高明显;相同速度下,子弹垂直入射靶板其破碎与毁伤效果均要优于倾斜入射靶板。数值模拟方法及结果为易碎弹的研制提供了一定的理论参考依据。
建立带有中心点传火管的燃气发生器的两相流数学模型。针对中心点传火管的点传火过程采用了一维两相流数学模型,管式燃气发生器的能量释放过程建立了二维两相流数学模型,通过气固交换建立了二者的耦合作用,并采用Mac Cormack 预估校正二步显格式编制了内弹道计算软件,进行了仿真计算,仿真计算结果与试验结果符合良好,验证了模型的正确性,为管式燃气发生器的结构设计及优化提供了理论基础;同时根据仿真结果对管式燃气发生器的能量释放过程进行了分析,结果表明均匀一致的点火条件是管式燃气发生器平稳释放能量的前提,点火能量的均匀释放才能保证燃气发生器内火药燃烧过程可靠,能量释放过程可控。
为探讨钙钛矿型氧化物对硝胺改性双基推进剂燃烧性能的影响,用硬脂酸凝胶燃烧法制备了钙钛矿型La0. 8Sr0. 2CoO3-δ,运用X 射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱及光电子能谱(XPS)技术对所得粉体进行了表征,并用热重-差示扫描量热(TG-DSC) 技术研究了La0. 8Sr0. 2CoO3-δ对推进剂中主要组分黑索今( RDX) 的催化热分解作用,实验了La0. 8Sr0. 2CoO3-δ粉体对硝胺改性双基推进剂的燃速和压力指数的影响。结果表明: 添加2. 0 % La0. 8Sr0. 2CoO3-δ可使RDX 分解峰温提前, 且分解热增加; 与不加La0. 8Sr0. 2CoO3-δ相比, 在所有的压力下,La0. 8Sr0. 2CoO3-δ的少量添加使推进剂燃速有不同程度的提高,且使推进剂的压强指数降低;与LaCoO3相比,La0. 8Sr0. 2CoO3-δ对硝胺改性双基推进剂的燃烧表现了更好的催化作用。
针对相干两点源角度欺骗干扰的对抗问题,利用目标与相干两点源干扰在主极化和交叉极化分量相对强度上的差异,提出了一种干扰鉴别的方法。建立单脉冲极化雷达的回波模型,分别推导得到了和、差波束中主极化、交叉极化4 路信号。利用相干两点源干扰和雷达目标在雷达测角系统中不同极化通道响应函数的不同,构造了鉴别相干两点源角度欺骗干扰与雷达目标的鉴别统计量。结合典型弹头类和飞机类目标测量数据的统计分析及对相干两点源干扰的建模仿真,给出了满足一定置信度水平的鉴别门限。暗室测量数据和计算机仿真结果证实了算法的正确性和有效性。
针对机载雷达的杂波距离依赖性导致空时自适应处理(STAP)器性能下降的问题,提出一种基于回波快-慢时间二维训练样本的非平稳杂波抑制方法。利用脉冲雷达回波信号的时域平稳性以及杂波多普勒频率随距离缓变的特点,在STAP 时域分段的降维处理中,利用慢时间和快时间维的数据样本联合估计协方差矩阵,达到减小距离向杂波非平稳的目的;对所有滤波器输出进行相干叠加,减小降维引起的孔径损失,提高输出信杂噪比。将该方法应用于非正侧视阵机载雷达杂波抑制中,仿真结果表明不仅能显著提高协方差矩阵的估计精度和主瓣杂波抑制性能,而且具有较高的稳健性。
针对高超声速再入飞行器精确制导与减速控制一体化的需求,提出一种基于大气预估的再入飞行器机动减速制导方法。基于终端位置及落角约束推导得到制导指令闭合解,在此基础上针对终端速度约束,提出在制导上附加机动减速指令的机动减速制导形式。机动减速制导指令由制导指令和机动减速指令叠加生成,制导指令由包含终端位置及角度约束的最优制导律计算确定;机动减速采用对位置影响最小的正弦指令形式,通过数值预测终端速度偏差确定指令参数大小,并引入参数辨识技术实现预测模型大气偏差修正,提高终端速度预测精度。通过仿真验证了该方法能够在偏差条件下,保证制导精度并有效控制终端飞行速度,实现精确制导与减速控制的一体化设计。
采用数值模拟方法,研究拱结构在爆炸冲击荷载作用下的弹塑性动力响应。结构动力屈曲临界荷载由B-R 准则判定。研究结果表明:拱结构的动力响应过程可划分为4 个典型阶段,即弹性振动阶段、弹塑性稳定振动阶段、反直观动力响应阶段和压溃破坏阶段,拱结构反直观动力响应是其发生动力屈曲以后处于不稳定平衡状态中的一种动力响应模式;爆炸冲击持续时间越长,拱结构动力屈曲临界荷载越小;当冲击持续时间在某一范围内时,结构发生动力屈曲以后会出现反直观动力响应;爆炸冲击持续时间太长或太短,结构发生动力屈曲以后将不会出现反直观动力响应,即结构一旦发生屈曲就会出现毫无征兆的突然破坏,动力屈曲临界荷载就是动力失效荷载。
采用半解析有限元法建立了振动方程,并对其进行解耦和傅里叶变换,得到了确定性动刚度表达式;考虑结构参数随机性,将泰勒展开法和随机因子法相结合,推导了动刚度的随机性表达式,并讨论了各种随机因素对动刚度均值和变异系数的影响。计算表明:弹性模量随机因子的标准差对动刚度随机性的影响最突出;其他随机因素不变,弹性模量随机因子的标准差增大1 倍时, 3 个极小值点的动刚度均值减小比例均为46. 7%,2 个极大值点的动刚度均值减小的比例依次为 27. 4%、3. 6%;结构参数的变异性为弱变异时,极值点的动刚度的变异性则表现为中等变异,甚至强变异。
运用超音速火焰喷涂(HVOF)和等离子喷涂(APS)技术在7005 铝合金表面制备了WC-Co/ NiCrBSi 复合涂层,分析了2 种技术所制备复合涂层的微观结构,研究了其在高温条件下的摩擦磨损行为与机制。结果表明:采用HVOF 技术制备的复合涂层孔隙率仅为APS 制备复合涂层的28. 9%;其显微硬度(838. 4HV0. 5)以及与基体间元素扩散层厚度( Al:13. 17 μm, Ni:12. 55 μm) 均高于APS 制备的复合涂层。不同温度条件下,HVOF 制备复合涂层的摩擦系数和磨损失重均低于APS 制备复合涂层。室温25 ℃时,HVOF 制备复合涂层以微观切削磨损和轻微的疲劳磨损为主,而APS 制备的复合涂层则主要为疲劳断裂磨损;高温400 ℃条件下,前者的磨损机理变为多次塑变磨损和氧化磨损,而后者则为严重的粘着磨损和氧化磨损。
主要研究多输入多输出正交频分复用(MIMO-OFDM)水声通信判决反馈信道估计技术。针对传统判决反馈信道估计算法在非高斯加性噪声环境下跟踪估计缓慢时变水声信道存在误码遗传的缺点,提出了水声通信打孔判决反馈信道估计算法。利用级联码解编码信息评价水声信道频域响应估计值的可靠性,删除偏差明显的频域子信道,结合插值等手段恢复完整的信道频域响应,作为信道反馈信息。仿真和水池实验结果表明,基于打孔技术的判决反馈信道估计算法相较传统算法能够更好地抑制误码遗传,对抗突发噪声,跟踪信道的缓慢时变,提高水声通信质量。
分析了SiC 单晶片研磨过程的材料去除机理,采用统计方法描述了磨粒粒度的分布规律,推导出参与研磨过程的活动磨粒数量计算公式。依据SiC 单晶片—磨粒和研磨盘—磨粒接触处的变形情况,建立了SiC 单晶片研磨过程材料去除率( MRR) 的预测模型。以该模型为基础,讨论了研磨盘硬度、压力和磨粒粒度等因素对MRR 的影响,并进行了相同条件下的研磨试验。理论计算与试验结果对比分析表明:所建立的模型可以较准确地预测SiC 单晶片研磨过程的MRR;为其他单晶材料研磨过程MRR 的预测和控制提供了参考依据。
将可靠性优化设计理论、可靠性敏感度技术与稳健设计方法相结合,讨论数控机床回转刀架转位系统可靠性稳健设计问题。利用多体动力学仿真软件建立回转刀架转位系统运动学分析模型,开展实验设计获取系统响应与设计参数变化间的定量关系,采用神经网络拟合系统响应与设计参数间的函数关系,利用一次二阶矩方法对回转刀架转位系统进行可靠性分析和可靠性敏感度分析,建立回转刀架转位系统可靠性稳健设计模型。数字算例表明文中所述方法具有较高的计算效率和求解精度,通用性强,可以用于数控刀架转位系统的可靠性稳健设计。
虚拟火灾与灭火行为的对抗关系模型是损害控制指挥模拟训练环境计算机模拟过程的基础性工作之一。基于作战仿真的方法,将势的概念引入损害与损管措施的对抗交互之中,二者之间的对抗可以理解为势的变化。针对对抗过程的参数选取以及量化问题,给出了损害势与损管措施势的量化方法和计算过程,建立了二者动力学关系模型,结合典型状态下火灾与灭火措施的对抗关系,给出了交互模型的解析形式,通过人员实际损害管制训练的结果统计,确定了模型参数,并对模型的适用性进行了验证。仿真结果与实验数据比较,该模型可用于模拟舱室内虚拟火灾的灭火过程。
针对装备携行备件方案的确定需要综合考虑多项约束指标,以出航任务准备阶段的随舰携行备件方案配置规划为研究背景,在备件质量、体积、费用以及装备可用度4 项指标约束下,建立携行备件方案的配置优化模型。通过引入拉格朗日约束因子将各项指标转化为资源规模约束,采用边际算法对模型进行求解,并提出了初始约束因子的确定方法及其动态更新策略。通过对算例结果进行分析,验证了该研究方法的可行性。
为获得S-S 型双翼末敏弹最佳尾翼气动外形,基于计算流体力学和正交试验方法,以S-S 型末敏弹模型的气动参数为源数据,对尾翼弯折面积和弯折角两因素组合进行优化设计,得到了此类型末敏弹尾翼参数对气动特性影响的主次关系,并提出了满足最大阻力系数和最大极阻尼力矩系数的末敏弹尾翼结构。结果表明:优化所得气动结构比优化前模型阻力系数提高7. 11%,极阻尼力矩系数提高15. 77%。高塔自由飞行试验结果显示:优化所得气动外形末敏弹落速为30. 0 m/ s,转速为11. 5 r/ s,下落过程中落速和转速及扫描角保持稳定,满足稳态扫描的要求。
针对多种噪声源作用下地磁姿态检测系统测量精度不足的问题,利用简化形式的弹丸被动段弹道方程,建立扩展卡尔曼滤波模型,通过对系统噪声、测量噪声和舵机噪声的自适应估计,实现整个滤波过程的自适应化,最后对自适应滤波方法进行了仿真验证。仿真和实验结果表明,自适应卡尔曼滤波算法具有较强的可行性,适用于地磁姿态探测系统。
采用机械球磨法制备了不同比例的AlMg 合金,采用超声分散法制备了AlMg/ KMnO4 铝热剂,该种铝热剂有希望成为一种有潜力应用于反应材料和火炸药领域的含能材料。通过DSC、点火温度和燃烧产物分析,对AlMg/ KMnO4 进行了表征分析。结果表明:随着镁含量的增加,AlMg/KMnO4点火温度明显降低,从723 K 降低至493 K,反应活性得到大幅提高;在AlMg/ KMnO4 铝热剂的燃烧产物中出现了Al2O3、MgO 以及Mn 单质,可知Mn 单质是AlMg/ KMnO4 发生的铝热反应生成的;综合DSC 曲线还可以进一步得出与AlMg 合金发生反应的是KMnO4 的分解产物而不是KMnO4.
针对拦截弹末段的制导控制问题,改善已有建模结果,采用智能控制方法设计一体化控制律。考虑近似线性化和忽略耦合因素引起的建模误差,采用模型误差补偿改进拦截弹动力学模型;结合弹目相对运动非线性模型,建立面向拦截弹末段的制导控制一体化(IGC)模型。对此非匹配型非线性系统,利用自适应动态面控制方法进行控制器设计,不仅消除系统非匹配不确定性对系统性能的影响,同时避免了传统反演法的微分膨胀问题,得到控制目标与执行机构指令之间的直接关系。通过与忽略建模误差的IGC 拦截仿真比较,实验结果表明本文IGC 控制效果的优越性。
根据炮口脉冲噪声与发射弹序相一致的特性,提出了从脉冲噪声测试曲线中提取弹丸发射速度的非接触式测试方法。通过采用小波分解对火炮脉冲噪声测试曲线进行分析,自动识别弹序和计算射击速度;通过仿真3 种典型单发炮口脉冲噪声信号,分析了测试最大射速及其影响因素;对某自动步枪射击实验进行了分析,研究了测试位置对测试结果的影响。仿真和试验表明,本方法可获取火炮真实射速,测试射速能达到10 000 发/ min 以上,具有判别准确率高、操作方便等特点。
针对武器装备故障间隔期预测的难点,提出了在灰色GM(1,1) 模型的基础上建立灰色马尔可夫组合模型进行故障间隔期的预测。在分析典型电子装备故障率曲线的基础上,根据电子装备的故障特点,形成合理的建模背景,建立组合模型对装备故障间隔期进行预测。通过实例对预测值和真实值进行比较,表明在“少数据冶、“贫信息冶、“ 不确定冶的情况下利用该组合模型预测故障间隔期的有效性,有效降低预测误差,提高预测精度。
针对战时多阶段备件需求的不确定性及阶段相关性特点,提出了基于模糊推理的战时备件需求预测方法。把体现作战意图的专家预测值与体现需求量阶段相关性的Markov 预测值结合起来,通过Mamdani 模糊推理规则及反模糊化给出最终备件需求预测值。采用语言变量描述备件需求量,定义了需求量模糊集合,并在Markov 预测需求量时直接采用该模糊集描述系统状态。实例表明该预测方法能有效用于缺乏历史需求记录的战时备件需求预测问题中。
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