兵工学报

马晓军，可荣硕，魏曙光，项宇，曾庆含

2014, 35(5): 577-582. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.05.001

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动力电池组、燃料电池等通常采用多路串联式供电结构，单体电压参数为反映电池性能的重要指标。设计了一种母线式电压采集系统，该系统利用光控继电器把电池单体加载到测量母线，通过移位寄存器74HC164逻辑控制实现电池单体电压巡检，经过一套信号调理、隔离电路处理，使整体测量一致性提高，相比于采用译码器的逻辑电路，从元件数量和控制程序上都得到优化。集成PIC18F2580最小系统及CAN总线接口，实现模块化及可扩展性。实验结果表明：该采集系统性能稳定，满足测量精度要求，并成功应用于3 kW和10 kW燃料电池系统。

柴油机高原功率恢复供油参数调节方法

朱振夏, 张付军, 韩恺, 刘杨杨, 罗国良, 李云龙, 柴智刚

2014, 35(5): 583-589. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.05.002

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针对高原环境下增压柴油机功率下降的问题，通过仿真研究，对比了3种不同的供油参数调节方案，得出了在高原环境下通过调节供油参数恢复柴油机功率的方法。建立了某V型6缸增压柴油机仿真模型，并采用试验数据对模型各系统进行了校核。在该模型基础上，研究了增压柴油机的平原性能，匹配了适应高原环境的增压器，研究了喷油提前角与功率、涡轮入口温度和缸内最高燃烧压力之间的关系。据此，提出了供油参数的调节方法和具体参数，仿真计算了3种不同的供油参数调整方案，并对结果进行了对比分析。研究结果表明，在海拔4 500 m条件下，采用提前角和供油量联合调整的方法可将发动机标定功率恢复至平原的75%.

自动变速器比例电磁阀优化设计与分析

孟飞，陶刚，张美荣，陈慧岩

2014, 35(5): 590-596. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.05.003

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以自动变速器用比例电磁阀为研究对象，研究了比例电磁阀关键参数的设计及其优化方法。在结构分析的基础上，分析了其工作原理，将比例电磁阀分为电磁、机械和流体三部分。建立了比例电磁阀阀芯动力学方程，分析了影响电磁阀动态响应时间及油压动态输出的因素。对比例电磁阀的电磁铁部分进行了优化设计，确定了电磁力和输入电流之间的关系后；采用遗传算法的优化方式，以比例电磁阀阀芯质量、弹簧刚度、弹簧的预压缩量和阻尼系数为优化设计参数，比例电磁阀油压输出的响应时间及超调量为优化目标，对比例电磁阀进行优化设计与分析；设计中通过改变遗传算法的种群范围、遗传代数、交叉率及变异率，得到了多种比例电磁阀的结构方案，并进行了部分试验验证。研究结果表明：通过优化方法可以得出比例电磁阀的优化设计参数，优化后的比例电阀输出油压动态响应时间提高了12.5%，油压超调降低了50%，能够满足自动变速器电液换挡控制系统综合要求。

火箭炮位置伺服系统自抗扰控制

郑颖，马大为，姚建勇，胡健

2014, 35(5): 597-603. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.05.004

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针对火箭炮发射时燃气流冲击干扰强和系统参数变化大的特点，以含有速度闭环的实际伺服系统为对象，建立系统模型并进行频域分析，建立了系统的低频和中频近似模型，并在此基础上分别设计了火箭炮位置伺服系统2阶和3阶线性扩张状态观测器及相应的自抗扰控制律，估计系统未建模干扰并在控制输入中予以补偿。比较分析了设计的自抗扰控制律和传统PID控制在伺服跟踪和燃气流冲击干扰下的控制效果。仿真结果表明，火箭炮伺服系统采用提出的控制方法能有效提高跟踪精度，充分抑制燃气流冲击干扰引起的发射平台振动，保证后续射弹命中精度。

双锥罩射流侵彻钢靶侵深计算模型

陈闯，王晓鸣，李文彬，李伟兵，吴成

2014, 35(5): 604-612. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.05.005

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为了完整地描述双锥罩聚能射流侵彻钢靶的全过程，利用冲击波Hugoniot关系修正伯努利方程，结合改进的PER理论推导双虚拟原点，建立了考虑冲击波、射流速度分布及射流状态等影响因素的侵深计算模型。通过试验验证了考虑冲击波、双虚拟原点及射流断裂影响的计算模型能够提高预测侵深的准确性，比较了各分界点因素对射流侵深的影响，获得了炸高及双锥罩结构参数对射流侵深的影响规律。研究结果表明：随着炸高的增大，连续射流与断裂射流分界点的出现将早于冲击波影响分界点；头部速度、拐点速度和侵彻深度均随上锥角的增大而减小；随着上锥高占罩高比例的增大，射流头部速度、侵彻深度逐渐增大，而射流拐点速度呈下降趋势。

基于求导比值的调频连续波测距方法

向程勇，潘曦，王正浩，王方洲

2014, 35(5): 613-619. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.05.006

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调频连续波(FMCW)引信具有低截获概率、高测距精度的优点，成为无线电引信领域研究热点。传统FMCW引信多采用谐波定距法，该方法存在与调制频偏成反比的固有误差；而近距离调频雷达中使用的补零快速傅里叶变换（FFT）法等频域方法，运算量较大，在低成本、低功耗常规武器引信中实现存在难度。针对该问题提出一种基于求导比值的调频测距时域分析方法，在不提高调制频偏的条件下降低测距误差，实现高精度定距，同时该方法具有运算量小、实时性高的优点，适合常规武器引信上使用。

小攻角下的水中引信前置涡轮转动特性和空化研究

陈勇，张合，马少杰，沈德璋

2014, 35(5): 620-626. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.05.007

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为了获得小攻角下水中引信前置涡轮的转动特性，理论分析了小攻角下涡轮的转动情况，并建立了仿真模型和试验方案。以此为基础，针对0°攻角和5°攻角，获取了0~35 m/s来流速度下的涡轮转速。在10 m/s来流速度下，针对无空化以及空化数为0.2~1.0的情况，利用仿真和试验结果对比分析了0°攻角和5°攻角下相应的涡轮转动和空化特性。研究结果表明，仿真结果与试验结果基本一致，较好地预测了涡轮的特性。与0°攻角情况下相比，在较低来流速度（小于20 m/s）下，5°攻角情况下的涡轮转速偏大，高速下反之；在发生空化时，5°攻角情况下的涡轮失去了原有转速信号的周期性变化，并在更低的空化数下停转。

基于周期模糊函数的伪码调相与正弦调频复合引信信号参数提取技术

张淑宁，朱航，赵惠昌，刘静

2014, 35(5): 627-633. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.05.008

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伪码调相与正弦调频（PRCPM-SFM)复合引信信号参数提取是实施引信欺骗性干扰的前提。针对噪声背景下的PRCPM-SFM复合引信信号，通过分析PRCPM-SFM复合引信信号的周期模糊函数，研究了利用周期模糊函数抑制噪声的机理，根据引信信号周期模糊函数的特点，设计了在模糊函数变换域的参数提取算法。仿真分析表明，该方法能有效提取出引信信号特征参数，具有较好的噪声抑制能力。

CMOS兼容高Q值微机电系统悬浮片上螺旋电感

卢冲赢，徐立新，李建华，付博，欧修龙

2014, 35(5): 634-639. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.05.009

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利用微机电系统（MEMS）表面微加工技术设计并制作了一种应用于无线电引信射频前端的CMOS兼容高Q值悬浮片上螺旋电感。电感的制作工艺在热预算和材料选择上均具有良好的CMOS兼容特性。通过采用铜金属悬浮线圈结构减小了片上螺旋电感损耗因素，显著提高了片上螺旋电感Q值。采用电磁场有限元分析软件HFSS对该电感模型进行了仿真研究，完成了悬浮片上螺旋电感的制备并进行了测量。测量结果表明：所设计的CMOS兼容MEMS悬浮片上螺旋电感Q值在1～7.6GHz测量频段均大于20，在7.4 GHz频段最大值达到了38.

不同类型微/纳米铝粉点火燃烧特性研究

李鑫, 赵凤起, 郝海霞, 罗阳, 徐司雨, 姚二岗, 李娜

2014, 35(5): 640-647. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.05.010

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微/纳米铝粉在火炸药领域具有广泛的应用前景，为揭示其在推进剂中的燃烧机理，利用CO₂激光点火装置对不同类型微/纳米铝粉点火燃烧性能进行了实验研究。研究结果表明：微/纳米铝粉配比中纳米铝粉含量越高，点火燃烧性能越好；80 nm铝粉的点火延迟时间稍大于120 nm 铝粉，分析是由于活性铝含量降低其熔化所产生的内外压差变小所致。同时分析了微米铝粉与纳米铝粉的点火燃烧机理：经纳米镍粒子表面改性后微米铝粉点火燃烧性能有所改善，此时纳米镍粒子作为氧的载体；利用有机物包覆改性纳米铝粉，点火延迟时间增加，但结合其防止纳米铝粉氧化及自身能量性能两方面，采用含能聚合物包覆改性纳米铝粉仍具有很好的应用价值。

制冷式红外长波折衍混合消热差摄远物镜设计

张宇，王文生

2014, 35(5): 648-653. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.05.011

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针对坦克红外观瞄系统的总体设计要求，为了满足战场环境下红外目标探测的需求，设计了一种制冷式红外长波折衍混合消热差摄远物镜。摄远物镜由物镜组和中继镜组构成，焦距为-200 mm，F数为2.1，全视场角为3.6°. 探测器选用Sofradir公司生产的MARS-VLW型红外长波焦平面阵列，其分辨率为320×256像素，象元尺寸为30 μm×30 μm. 试验结果表明：在截止频率17 cy/mm时，温度-40 ℃~60 ℃范围内，该摄远物镜各视场的调制传递函数（MTF）均大约为0.5，点列图均方根半径均远小于艾利斑半径34.5 μm，并实现了100%冷光阑效率。该红外摄远物镜虽然是针对坦克红外观瞄系统的要求而设计的，但其结构紧凑，在-40 ℃~60 ℃温度范围内，像质优良且稳定，也可用于其他红外观瞄系统。

一种基于多元探测器阵列的分块图像压缩传感算法

张智诠，丁晟，金伟其

2014, 35(5): 654-661. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.05.012

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针对压缩传感理论应用于单元探测成像时图像重构时间随图像尺寸增大而迅速增大的问题，提出了一种利用数字微镜和多元探测器进行编码测量，利用最小全变分法进行图像重构的分块图像压缩传感算法，并对重构分块图像进行灰度拉伸，提高了图像的峰值信噪比和结构相似度。仿真实验结果表明：算法具有计算时间短、重构图像质量高的特点，对于16图像分块，至少可缩短40％重构时间；通过分块图像灰度拉伸，重构图像的峰值信噪比和平均结构相似度较不拉伸时分别提高70%和11%. 文中算法为高分辨压缩成像的应用研究提供了一种有效的技术参考。针对压缩传感理论应用于单元探测成像时图像重构时间随图像尺寸增大而迅速增大的问题，提出了一种利用数字微镜和多元探测器进行编码测量，利用最小全变分法进行图像重构的分块图像压缩传感算法，并对重构分块图像进行灰度拉伸，提高了图像的峰值信噪比和结构相似度。仿真实验结果表明：算法具有计算时间短、重构图像质量高的特点，对于16图像分块，至少可缩短40％重构时间；通过分块图像灰度拉伸，重构图像的峰值信噪比和平均结构相似度较不拉伸时分别提高70%和11%. 文中算法为高分辨压缩成像的应用研究提供了一种有效的技术参考。

扩展的多约束最优制导律及其特性研究

温求遒，刘大卫，夏群利，李然

2014, 35(5): 662-669. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.05.013

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为满足侵彻攻击空地导弹末端制导要求，解决当前多约束制导律终端攻角控制问题，设计了包含受剩余飞行时间决定的控制量权函数，并引入到最优问题的目标函数中，基于线性二次最优控制理论推导得到一种扩展的多约束最优制导律。利用指令随时间变化解析表达式及伴随系数法，对制导律加速度指令变化规律及无量纲脱靶量特性进行了研究，证明了制导律指令的收敛性，从而为终端攻角控制创造了有利条件。同时，讨论了制导律增益n的设计原则。结合工程应用的需要，分别提出了一种制导初始条件设计方法及最大需用加速度的估计方法，可有效减小导弹末端机动。通过仿真验证了制导律及分析结论的有效性。

悬垂弹射自适应底座附加载荷变化机理研究

任杰，马大为，仲健林

2014, 35(5): 670-675. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.05.014

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自适应底座的附加载荷是悬垂弹射系统的重要设计参数之一。为研究自适应底座在悬垂弹射时附加载荷的产生与变化机理，建立了自适应底座附加载荷的数学模型，推导附加载荷的微分与积分表达式，获得影响附加载荷的主要因素：底座的内压强、上端面的水平投影面积、触地区域的水平投影面积。通过数值模型对附加载荷理论公式进行了验证，解析解与数值解吻合较好，相对误差最大不超过1.9%. 依据附加载荷积分公式，研究积分区域与附加载荷表现形式之间的关系，结果表明：附加载荷的方向与积分区域类型存在对应关系，可能出现局部作用方向相反的情况。当地基下沉量不大或出现局部剪切破坏时，附加载荷有可能不变；而地基下沉量较大时，附加载荷的幅值和方向可能均会变化。自适应底座的附加载荷是悬垂弹射系统的重要设计参数之一。为研究自适应底座在悬垂弹射时附加载荷的产生与变化机理，建立了自适应底座附加载荷的数学模型，推导附加载荷的微分与积分表达式，获得影响附加载荷的主要因素：底座的内压强、上端面的水平投影面积、触地区域的水平投影面积。通过数值模型对附加载荷理论公式进行了验证，解析解与数值解吻合较好，相对误差最大不超过1.9%. 依据附加载荷积分公式，研究积分区域与附加载荷表现形式之间的关系，结果表明：附加载荷的方向与积分区域类型存在对应关系，可能出现局部作用方向相反的情况。当地基下沉量不大或出现局部剪切破坏时，附加载荷有可能不变；而地基下沉量较大时，附加载荷的幅值和方向可能均会变化。

超流体陀螺的动态性能研究

郑睿，赵伟，刘建业，聂威，程庆

2014, 35(5): 676-680. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.05.015

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为研究新型高精度超流体陀螺的动态性能，分析了影响其可测的角加速度因素；在构建了热驱动时约瑟夫森频率数学模型的基础上，对可测的角加速度进行了数值分析。研究结果表明：根据通用的参数，超流体陀螺可测的角加速度最大值约为0.32 rad/s²，因此超流体陀螺的动态性能较小，它适合应用于对角速度的精度要求很高，且角速度缓慢变化的领域。

空空导弹红外导引头建模与抗干扰仿真

柴世杰，李建勋，童中翔，樊晓光，禚真福，丛伟

2014, 35(5): 681-690. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.05.016

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为满足战斗机红外系统攻防对抗作战与训练的仿真需要，对多元探测器导弹攻击的全过程进行建模仿真。提出基于时域波形特征分析的目标识别建模技术，提高了导弹仿真结果的可信性。分析导弹抗干扰技术，建立导弹运动与制导通用计算模型，通过导弹的飞行速度特性和可用过载共同确定导弹运动特征，既简化了运算，又提高了精度。计算了导弹在典型攻击条件下的攻击区。通过多次计算验证，表明快速生成的攻击区特性与导弹真实攻击区特性基本一致。

入口气流参数对固体燃料超燃冲压发动机燃烧室性能的影响分析

王利和，武志文，刘昶秀，陶欢，魏志军，王宁飞

2014, 35(5): 691-696. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.05.017

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为了研究固体燃料超燃冲压发动机燃烧室入口气流参数对发动机性能的影响，将固体燃料燃面退移速率模型耦合到准一维流动方程中，提出了一种燃烧室的准一维设计和性能分析方法。利用该方法，在飞行条件一定的前提下，改变燃烧室入口气流参数总压、总温、马赫数，得出了各工况下的燃烧室初始型面尺寸并分析了其性能。研究结果表明：在设计飞行条件下，提高燃烧室入口气流的总压和总温均能提高燃烧室的性能，但总温对燃烧室性能的影响更大；燃烧室入口较低的马赫数可以减小燃烧室的加热损失，提高燃烧室的性能；在入口气流质量流量和台阶面积比一定的条件下，提高总温和总压、减小马赫数，能提高燃面推移速率，减小燃烧室的长度。

固体火箭发动机衬层固化状态超声波实时监测方法

杨亚军，王召巴

2014, 35(5): 697-702. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.05.018

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为了正确判定衬层“半固化”状态，更好地控制发动机质量，采用了超声纵波反射技术和激光测厚技术实时监测衬层固化反应过程，并针对衬层固化温度和普通超声探头工作环境要求设计了衬层固化过程超声实时监测系统，根据衬层厚度、纵波传播速度、声衰减系数的变化对衬层固化状态进行表征。监测结果表明，随着衬层固化反应的进行，衬层厚度和声衰减系数逐渐减小，纵波传播速度逐渐增大，完整反应了衬层固化状态的变化，能够判定衬层的“半固化”状态。

高温后混凝土冲击破碎能耗及分形特征研究

施劲松, 许金余，任韦波，苏灏扬

2014, 35(5): 703-710. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.05.019

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为研究高温后混凝土在冲击破碎过程中的能量耗散特性及碎块块度分布规律，采用100 mm分离式霍普金森压杆装置，对不同温度（常温、200 ℃、400 ℃、600 ℃、800 ℃）作用后的混凝土进行冲击压缩实验，分析了冲击弹速和温度对试件冲击破碎能耗、破坏形态及碎块分形维数的影响。研究结果表明：同一温度下，耗散能随弹速和应变率的升高不断增大，同一弹速下，耗散能随温度的升高总体呈下降趋势；冲击破坏后混凝土破碎块度分布是一个统计意义上的分形，随弹速及温度的升高，试件破碎程度增大，碎块数目增多、尺寸减小，分形维数增大；耗散能与碎块分形维数的变化在相同温度下具有一定的正相关性。由此可见，不同温度、弹速下混凝土的冲击破碎是外部能量驱动下的分形演化过程。

涡环泄气方式下通气空化的非定常流动特性研究

段磊，王国玉，付细能

2014, 35(5): 711-718. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.05.020

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为了了解涡环泄气方式下通气空化的非定常流动特性，采用实验和数值计算的方法研究了绕锥头回转体通气空化流场。数值计算中，为了精确捕捉由于分离流动而产生的旋涡结构采用了基于空间尺度修正的滤波器模型（FBM）. 实验中，采用高速录像技术观察了对应工况下绕锥头回转体通气空化的空泡形态。研究结果表明：数值计算与实验结果取得较好的一致；通气空化的非定常流动现象为空泡尾流区云雾状空泡团的断裂脱落过程；空泡闭合位置的高压与空泡区域的低压形成较大逆压梯度，使空泡区域出现流动分离，进而在空泡区域产生复杂的旋涡结构，此旋涡结构与主流相互作用引起了空泡断裂，从而产生了脱落空穴涡。

考虑维修能力的战时备件资源配置方法研究

王正元, 曹继平, 朱昱, 朱亚红

2014, 35(5): 719-724. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.05.021

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研究战时备件资源配置问题对赢得战争胜利具有重要意义。综合考虑武器装备的毁损情况、故障装备修复能力和作战任务的时限要求，建立了考虑维修能力的战时备件资源配置优化模型，并提出了模型的求解方法，实现了备件资源的优化配置。研究发现：影响战时备件资源配置的因素主要有武器装备自身的可靠性、遭受打击造成损毁、作战任务的时限性和对故障装备的维修能力。实验结果表明：采用该方法可以有效降低备件资源的供应量，一定条件下确保作战任务在给定的时间窗口内完成。

六硝基六氮杂异伍兹烷合成工艺研究进展

庞思平，申帆帆，吕芃浩，董凯，张义迎，孙成辉，宋建伟，赵信歧

2014, 35(5): 725-732. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.05.022

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综述了近年来针对高能量高密度化合物六硝基六氮杂异伍兹烷（HNIW或CL-20）合成工艺的制造和改进的研究进展，对以六苄基六氮杂异伍兹烷（HBIW）为中间体的3条工程化制造路线的优缺点和应用情况进行了讨论，并对合成CL-20的新工艺路线存在新型异伍兹烷前体合成及其硝化产率都很低，副反应多，异伍兹烷笼形立体结构易破裂等难点进行了分析，得出CL-20的低成本制造技术发展方向为寻求新型高效的催化剂和探索新合成工艺路线的结论。

电磁线圈发射器相似模型及模型实验研究

邹本贵，孙学锋，曹延杰，谭乐祖，曾家有

2014, 35(5): 733-740. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.05.023

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模型实验是研究电磁线圈发射器(EMCL)工作特性的有效方法，要将模型实验结果应用于EMCL原型的研究，必须弄清模型与原型各物理参数间的相似关系。以EMCL数学模型为基础，根据相似理论推导出EMCL相似模型的模型设计条件；对发射器的相似模型进行仿真分析；进行了单级EMCL相似模型实验研究，实验测得的放电回路电流、电枢速度均满足相似模型的模型设计条件。研究结果表明：EMCL各物理参数的相似系数均可由尺度比例系数表示且与尺度比例系数成函数关系；只要给定EMCL原型结构参数和尺度比例系数，可以推导结构相同、尺度不同的EMCL缩比模型的工作特性；也可以根据EMCL缩比模型的结构参数和尺度比例系数反推EMCL原型的工作特性，为模型实验设计奠定了理论基础。

人-枪系统中不同自动方式对枪械后坐作用影响研究

王长庚，徐万和，徐诚

2014, 35(5): 741-747. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.05.024

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为了研究枪械在人-枪系统中后坐作用的特性和影响因素，基于不同自动方式下枪械的内弹道特性、后坐机理以及枪机运动，结合刚体动力学和碰撞动力学，分别建立了在立姿射击时，考虑人-枪作用的导气式和自由枪机式两种枪械后坐作用的动力学模型，并对枪械在人-枪作用过程中的后坐作用力、后坐速度、肩部水平位移等特征物理量进行数值分析和实验分析。研究结果表明：两种不同自动方式的枪械后坐作用力、射手的后坐速度和位移随后坐时间的变化规律、最大值出现的次数和时间并不相同。

基于Rife法的线性调频连续波雷达测距算法及实现

詹启东，涂亚庆

2014, 35(5): 748-752. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.05.025

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介绍了基于Rife法的线性调频连续波（LFMCW）雷达测距算法的原理，给出该算法的实现步骤，并从理论上分析了算法的测距性能。结合可编程门阵列(FPGA) EP3C55F484C8N芯片，进行该算法的编程实现，并将算法嵌入高精度LFMCW雷达中。利用LFMCW雷达进行现场测距实验，实验结果验证了该算法的有效性。

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