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2015年 第36卷 第4期    刊出日期：2015-04-30

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论文

电热化学发射中硅堆故障试验分析

李贞晓， 张亚舟， 高梁， 金涌， 栗保明

2015, 36(4):  577-581.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.04.001

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针对电热化学发射试验中脉冲电源发生的高压硅堆损坏，分析可能导致器件损坏的原因，通过机械振动冲击试验、脉冲放电仿真与试验、硅堆反向恢复特性测量等确定故障原因。研究结果表明：电热化学发射过程中的机械振动冲击不会造成硅堆损伤，故障由电感性质负载特性、串联元件的反向恢复特性不一致和脉冲电源非同步放电等因素共同造成，传输线电感分量偏大是故障发生的直接原因。研究结论对于高压硅堆在电热化学发射中的应用具有指导作用。

高速机动条件下坦克火炮系统扰动力矩谱研究

李长兵, 袁东， 马晓军， 闫之峰

2015, 36(4):  582-589.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.04.002

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随着坦克机动速度的提高和路面复杂程度的增加，火炮所受扰动力矩的幅值和频率急剧增大，严重影响了炮控系统的稳定精度和射击命中率。为此，建立火炮系统动力学模型，分析扰动力矩的作用机理、影响因素及其测试方法。在此基础上提出基于希尔伯特-黄变换（HHT）的火炮扰动力矩时频谱分析方法，系统分析主振频带、约束频带和特征幅值等扰动力矩典型频谱特征及其对炮控系统设计的影响。研制了扰动力矩谱测试系统并应用于工程实践，为高速机动条件下火炮扰动谱测试分析和炮控系统设计研制提供理论依据与技术支撑。

数字式高炮身管疵病探测仪的设计

张振友， 杨岐子， 于政庆， 张天文

2015, 36(4):  590-594.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.04.003

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高炮射击时身管疵病会对火炮的射击精度和使用安全造成重大影响，应用光机电控制技术和CCD成像技术，结合炮膛结构特点设计了高炮身管疵病探测仪。该装置通过多摄像头组合，实现了360°全景成像，观察内膛表面形貌，对身管内膛表面进行定性及定量检测，具有疵病自动定位、疵病类型自动比对、大小自动测量等功能。系统可在驱动装置的驱动下沿着身管轴线移动，对炮膛表面疵病进行有效地识别和综合评定。

基于模糊逻辑的交互式多模型网络化弹药多节点目标跟踪算法

孙宝亮， 姜春兰， 李明， 程鑫轶

2015, 36(4):  595-601.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.04.004

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针对地面网络化弹药系统多节点目标跟踪问题，提出了基于模糊逻辑的交互式多模型（FL-IMM）多节点目标跟踪算法。在多模型交互输出阶段，利用测量误差协方差矩阵的理论值与估计值之间的差值自适应调整测量误差方差；在多节点融合阶段，建立模糊融合系统（FFS）将来自不同节点的目标状态估计数据融合，进而得到网络目标状态估计。通过一个具有3个主探测节点的网络验证了该算法的可行性。实验结果表明，该算法在传感器失效、系统测量误差未知等情况下仍能很好地跟踪机动目标；该算法在地面网络化弹药多节点目标跟踪方面具有较大的实用性。

固定翼双旋弹动力学特性分析

许诺， 于剑桥， 王亚飞， 王林林

2015, 36(4):  602-609.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.04.005

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固定翼双旋弹作为一种特殊的弹道修正弹，在飞行过程中其前体弹道修正引信（CCF）和后体以不同转速绕弹轴旋转。根据固定翼双旋弹气动不对称的特性，推导出固定翼双旋弹的动力学模型，经过模型简化，得到其非齐次角运动方程，根据这个角运动方程对角运动特性和飞行稳定性进行了分析。结果显示：当CCF转速固定时，转速的大小和滚转的方向都会影响弹体的角运动特性，由于弹体的共振，不合理的转速可能引起角运动的不稳定；当CCF转角固定时，弹体可以获得与CCF的鸭翼安装角近似呈正比的弹道修正能力。对固定翼双旋弹的飞行稳定性判据进行了研究，飞行稳定性判据为固定翼双旋弹前后体转速和初始射角的设计提供了参考。

引信振动压电发电机气流致声激励特性研究

邹华杰, 陈荷娟, 梁医, 姜琦, 刘滨, 王军红

2015, 36(4):  610-618.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.04.006

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为满足引信振动压电发电机的驱动性能要求，解决激励能量关键问题，设计了一个环形喷嘴—共振腔结构的喷注发生器声源。应用计算流体动力学方法，通过仿真模拟解释喷注激发声波致共振腔振动特性；用试验所测的响应电压与仿真获得的共振腔底部声压对比。研究结果表明：共振腔内的声压和轴向质点速度随时间的变化曲线近似于正弦波，相位差为90°，说明了在共振腔内形成了驻波声场；共振腔底部声压幅值和频率较稳定，且幅值较大；压电片的开路响应电压频率与仿真声压频率很接近，从而验证了喷注发生器声源产生纯音的特征。因此，这种根据气流致振原理设计的无活动零件的喷注发生器声源，有利于提高引信振动压电发电机的激励能量。

空气旋转进气对含硼固体冲压发动机二次燃烧性能影响的研究

王洪远， 徐义华， 胡旭， 曾卓雄

2015, 36(4):  619-625.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.04.007

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采用Realizable k-ε湍流模型、单步涡团耗散燃烧模型，应用Fluent软件UDF功能，编写考虑硼颗粒在高速气流中气动剥离效应下的KING点火燃烧计算程序，对典型的双下侧90°含硼固体冲压发动机补燃室进行不同旋转进气下三维两相流动与燃烧数值计算。计算结果表明，当进气道两侧空气同向与反向旋转进入补燃室时，气流产生的旋转均使燃气与空气的混合更充分，燃烧效率更高，并且随着旋流数的增加而增加；对于颗粒燃烧效率与总的燃烧效率，当旋流数小于0.179时，同旋条件高于反旋条件，当旋流数大于0.385时，反旋条件高于同旋条件，当旋流数约为0.2时，同旋与反旋效果相当；对于硼颗粒点火时间，旋流进气减小了点火时间，在旋流数为0.385时最小。

集成高压平面开关的冲击片雷管设计研究

周密， 同红海， 任西， 王寅， 孟庆英， 李明， 闵杰

2015, 36(4):  626-630.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.04.008

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为了降低冲击片雷管系统体积和生产成本，设计一种在陶瓷基板的正面和背面分别制备爆炸桥箔和高压平面开关，与其他零部件组装成冲击片雷管的集成高压平面开关的冲击片雷管，并且研究了其电爆炸性能。结果表明：该冲击片雷管与使用火花隙开关的冲击片雷管放电参数基本相同，该高压平面开关能够代替火花隙开关完成冲击片雷管的起爆要求。

入射激波强度对抛物形凹腔内激波聚焦影响的数值研究

陈鑫， 张强， 何立明， 王育虔， 荣康

2015, 36(4):  631-636.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.04.009

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为得到入射激波强度对抛物形凹腔内激波反射聚焦过程的影响，采用结构自适应加密网格和波传播算法，计算马赫数分别为1.1、1.3、1.5、2.0、3.0和4.0的平面入射激波在二维抛物形凹腔内的反射和聚焦过程。计算结果表明：入射激波在凹腔壁面上的反射依次为直接马赫反射、反转马赫反射和过渡规则反射；三波点及马赫干在对称面上的碰撞是形成高能区域的原因；随激波强度增加，在凹腔壁面反射的激波由在聚焦前后都在对称面上反射变为只在聚焦后反射，再到最后不会反射；三波点在壁面上的反射和在对称面上的反射随入射激波马赫数增大，其距离和时间间隔缩小。

气动偏心角对非对称翼末敏弹扫描运动的影响规律研究

舒敬荣， 常思江， 杨海波， 张婷

2015, 36(4):  637-643.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.04.010

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针对非对称尾翼末敏弹的结构特点，建立适合力学分析的坐标系，分析考虑气动偏心角和大攻角非线性时的力和力矩模型，推导出六自由度运动微分方程组。以某非对称末敏弹结构为例进行数值仿真计算，计算结果与实验数据相吻合，表明：与非对称翼展开方向一致的气动偏心角能够诱导弹体产生稳定螺旋扫描运动，且扫描角必定与气动偏心角共面，扫描转速随气动偏心角的增大而减小，扫描角随气动偏心角的增大而增大，且大致成线性关系，为非对称翼末敏弹的结构设计和气动设计提供了理论参考。

一种超音速火箭靶弹程序角优化方法研究

沈冠军, 冯顺山, 曹红松

2015, 36(4):  644-652.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.04.011

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针对方案制导超音速火箭靶弹平飞段供靶性能优化问题，提出了一种俯仰程序角优化方法。考虑靶弹弹道始末端点约束及平飞段性能约束，在火箭靶弹纵向飞行平面内建立起俯仰程序角优化设计模型。基于Gauss伪谱法将飞行过程约束转化成对俯仰程序角的约束，将最优控制问题转换为对俯仰程序角的非线性规划问题；利用序列二次规划算法求解。仿真结果表明，该方法能够快速获取最优俯仰程序角，并且具有良好的鲁棒性，为实际工程设计提供参考。

分布式半实物环境实时弹道仿真步长自适应研究

左家亮， 杨任农， 张滢， 王学锋

2015, 36(4):  653-659.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.04.012

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在分布式半实物环境中，从工程实践的角度出发，基于数据分发服务（DDS）建立高性能弹道仿真环境。通过设计并实现仿真步长自适应的方法，进行实时弹道仿真计算。针对分布式半实物仿真环境的特点，提出了基于攻击机仿真环境和基于目标机仿真环境两种仿真方式。在采用同一种弹道仿真模型的情况下，通过对比分析两种方式的仿真实验结果，基于目标机仿真环境的方式稳定地提高了仿真计算频率，因此仿真结果精度较高，从而很大程度上提高了半实物仿真环境下实时弹道仿真的可信度。

考虑自动驾驶仪特性的自适应模糊动态面滑模制导律设计

商巍， 唐胜景， 郭杰， 马悦悦， 张尧

2015, 36(4):  660-667.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.04.013

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针对导弹拦截高机动性目标的问题，基于自适应模糊逼近策略和动态面滑模控制思想，提出了一种新型的拦截制导律。建立了考虑自动驾驶仪动态延迟特性的弹目相对运动方程，以零化视线角速率为出发点，设计了基于自适应趋近率的动态面滑模制导律，同时设计了综合视线角速率以及弹目距离的自适应模糊方法，对变结构项进行逼近。仿真结果表明，针对高机动性目标，该制导方法能够有效地去除抖振，并且具有良好的制导精度。针对导弹拦截高机动性目标的问题，基于自适应模糊逼近策略和动态面滑模控制思想，提出了一种新型的拦截制导律。建立了考虑自动驾驶仪动态延迟特性的弹目相对运动方程，以零化视线角速率为出发点，设计了基于自适应趋近率的动态面滑模制导律，同时设计了综合视线角速率以及弹目距离的自适应模糊方法，对变结构项进行逼近。仿真结果表明，针对高机动性目标，该制导方法能够有效地去除抖振，并且具有良好的制导精度。

基于BP神经网络的固体导弹耗尽关机姿态调制方法研究

鲜勇， 李少朋， 李邦杰

2015, 36(4):  668-673.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.04.014

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针对固体火箭发动机燃料剩余问题，采用BP神经网络逼近算法，推导建立了一种适用于耗尽关机条件下，对导弹2级飞行进行能量管理的姿态调制方案。该方案在干扰条件下根据再入弹道倾角要求、推力偏差及射程的不同，2级点火10 s时弹上在线计算调制姿态，保证了能量消耗精度的同时为导弹在耗尽闭路导引段进行闭路制导提供了前提条件。通过仿真验证了该模型的正确性和可行性。

大型发射装置液压起竖系统的滑模控制研究

谢政， 谢建， 杜文正， 李良， 郭杨

2015, 36(4):  674-680.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.04.015

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针对大型发射装置液压起竖系统这类高阶非线性系统的控制问题，提出了一种自适应多面滑模控制方法。基于液压起竖系统的非线性模型，采用逐步递推的方法给出系统的多面滑模控制器。根据Lyapunov稳定性理论，将自适应律引入多面滑模控制器，实现对系统不确定参数和起竖过程中环境干扰的在线估计，提高系统的鲁棒性。试验结果表明，与普通的滑模控制比较，该控制方法有效地克服了系统自身参数的不确定性和外界干扰的影响，提高了起竖角度的跟踪控制精度。

基于碰撞的全行程液压起竖油缸振动性能研究

孙船斌， 马大为， 朱忠领

2015, 36(4):  681-686.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.04.016

摘要 ( )   PDF (1057KB) ( )  

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针对液压起竖油缸在全行程位置处的动力学特性，采用“自由运动-接触变形”模型模拟液压缸的碰撞过程，建立了全行程起竖油缸的运动微分方程，研究了全行程起竖油缸在有无碰撞间隙条件下的振动性能。数值仿真结果表明，由于活塞杆与缸体的碰撞，活塞杆在缸内的振动过程较为复杂。液压油缸系统在振动频率较低时表现为分段线性特征，但在振动频率稍高时表现为非线性；活塞杆与缸体之间的间隙增加了活塞杆的行程，显著减小了活塞杆低频范围内的位移和加速度幅值，减小了活塞杆加速度的高频共振峰值，降低了活塞杆与油缸碰撞力的频率和幅值。研究结果为大型起竖系统的结构设计和控制设计提供了理论基础和分析方法。

基于复无下采样轮廓波和Gaussian小波支持向量回归的红外目标图像背景抑制

吴一全， 宋昱

2015, 36(4):  687-695.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.04.017

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针对存在背景干扰和噪声情况下的红外目标图像背景抑制问题，提出了一种基于复无下采样轮廓波变换（NSCCT）和Gaussian小波支持向量回归（SVR）的背景抑制方法。该方法对红外目标图像进行NSCCT，然后根据其系数的相关特性去噪，从而抑制了大部分背景杂波；采用Gaussian小波SVR对去噪后的红外目标图像进行处理得到预测图像，并用去噪后图像减去预测图像得到残差图像，即背景抑制结果。针对红外目标图像进行了大量实验，并与近年来提出的3种背景预测方法，即基于最小二乘支持向量回归（LS-SVR）、基于SVR及基于最小二乘的红外目标图像背景抑制方法进行了比较，结果表明所提出的方法去噪效果好，背景抑制性能更优。针对存在背景干扰和噪声情况下的红外目标图像背景抑制问题，提出了一种基于复无下采样轮廓波变换（NSCCT）和Gaussian小波支持向量回归（SVR）的背景抑制方法。该方法对红外目标图像进行NSCCT，然后根据其系数的相关特性去噪，从而抑制了大部分背景杂波；采用Gaussian小波SVR对去噪后的红外目标图像进行处理得到预测图像，并用去噪后图像减去预测图像得到残差图像，即背景抑制结果。针对红外目标图像进行了大量实验，并与近年来提出的3种背景预测方法，即基于最小二乘支持向量回归（LS-SVR）、基于SVR及基于最小二乘的红外目标图像背景抑制方法进行了比较，结果表明所提出的方法去噪效果好，背景抑制性能更优。

基于上采样和高阶Hermite插值滤波器组的超宽带数字波束形成技术研究

杜强， 宋耀良， 季晨荷， 曹东

2015, 36(4):  696-702.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.04.018

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直接延时(DTD)补偿是超宽带(UWB)信号波束形成的有效方法，其数字波束形成(DBF)的效果与DTD滤波器的频率特性有直接的关系。在分析现有Lagrange插值滤波器存在问题的基础上，研究了利用多路上采样和高阶Hermite插值滤波器结合实现 UWB信号DTD的方法，以及通过多路延时补偿实现UWB信号DBF的技术。提出了一种结构简单的固定系数插值DTD补偿滤波器组的DBF实现方法。理论分析与仿真结果表明，与Lagrange插值法相比，该方法不仅实时性更好，而且在采样率低于Nyquist率时能更好地恢复原始UWB信号，其UWB信号DBF性能明显优于传统方法。

基于循环平稳特性的时频分析法欠定盲源分离

张良俊， 杨杰， 卢开旺， 孙亚东

2015, 36(4):  703-709.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.04.019

摘要 ( )   PDF (5595KB) ( )  

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基于二次时频分布的算法是解决欠定盲源分离问题的一种有效方法。不同于传统算法，针对循环平稳信号，借助分段平均的周期图法求解谱相关密度函数，并利用其实现Wigner-Ville时频分布的重构。计算信号时频分布矩阵并找出自源时频点，利用自源时频点对应的时频分布矩阵构建新的3阶张量模型。利用平行因子分解，直接实现源信号的分离。该算法不需要假设任意时频点的源数目，不大于混合信号数目。仿真实验结果表明，所提出的方法可以有效地抑制噪声，并且只需要一步即可实现源信号的恢复，避免“两步法”造成的误差叠加，提高了盲源分离的效率和性能。

一种电子倍增CCD电子倍增增益的确定方法

卢家莉， 李彬华， 胡泊

2015, 36(4):  710-715.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.04.020

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电子倍增电荷耦合器件（EMCCD）相机在使用过程中，需要校正其电子倍增增益。根据EMCCD的结构特征和单级倍增寄存器的电荷倍增特性，分析了已有电子倍增模型在实际应用中的局限性。针对特定的EMCCD器件，通过仿真计算，得到原有增益计算模型的关键参数与EMCCD工作电压、温度的数据表，并用多元回归分析的方法建立该参数与工作电压、温度的数学方程，利用该方程，代入原有增益计算模型，可以突破原增益计算模型的限制，得到了一种普遍适用且较为简单的EMCCD电子倍增增益计算方法。仿真计算所得结果与实际EMCCD器件的倍增曲线比较，数据吻合良好。该结果表明，这种确定增益的方法可以较方便地计算电子倍增器件的平均增益，在EMCCD相机设计和实际使用中有着良好的应用价值。

高强度水下爆炸等效冲击波加载特性研究

任鹏， 张伟， 刘建华， 黄威

2015, 36(4):  716-722.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.04.021

摘要 ( )   PDF (4761KB) ( )  

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为了实现实验室范围内的高强度水下爆炸冲击波加载，在现有非药式水下冲击波加载装置的基础上，对加载水舱的结构进行了改进，并利用实验和仿真相结合的方法对非药式高强度水下爆炸冲击波等效加载特性进行了研究，分析了飞片及活塞的质量对加载冲击波强度和衰减时间常数的影响规律，确定了该方法所产生的高强度水下冲击波加载特性。进而利用该装置对0.5 mm厚铝合金靶板进行了水下冲击波加载实验。实验结果表明，改进后的非药式水下爆炸冲击波等效加载装置能够对目标结构进行有效的高强度水下冲击波加载。

基于重构容错的智能水下机器人定深运动控制

万磊， 张英浩， 孙玉山， 李岳明， 何斌

2015, 36(4):  723-730.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.04.022

摘要 ( )   PDF (1435KB) ( )  

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为保证智能水下机器人（AUV）在部分运动执行器出现故障的情况下，仍可在一定深度下顺利完成相应任务，提出一种定深容错运动控制策略。该控制策略针对某型智能水下机器人垂向推进器的故障，从实用角度出发，基于重构容错控制思想，同时结合自抗扰控制（ADRC）方法进行具体的控制器设计和实现。该控制策略中包括两种定深控制器设计，分别为垂推正常工况下和垂推故障情况下的定深控制，试图依靠相关故障信息，通过重构替换实现容错控制。在仿真实验中，该控制策略于不同环境干扰下进行了相应测试，并与结合PID方法的定深控制器进行了比较。结果表明，基于重构容错控制思想，并结合自抗扰控制方法的定深容错控制策略不仅有效，同时具有更好的抑制干扰作用，从而可以为机器人提供更优的控制效果。

基于部分可观察马尔可夫决策过程的多被动传感器组网协同反隐身探测任务规划

万开方， 高晓光， 李波， 梅军峰

2015, 36(4):  731-743.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.04.023

摘要 ( )   PDF (4261KB) ( )  

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针对反隐身作战需求，提出多被动传感器组网协同战术。为提升反隐身探测效能，引入部分可观察马尔可夫决策过程（POMDP）理论，分析了POMDP任务规划要素，建立起多被动传感器组网协同反隐身探测任务规划POMDP模型。建立了多被动传感器协同控制系统结构，提出了基于无迹卡尔曼滤波（UKF）的信念状态更新方法和基于蒙特卡洛Rollout采样（MCRS）的Q值估计方法，并设计了CCSP基本策略。仿真结果表明，所建立的模型能够实现多被动传感器的高效管理调度，能够控制多被动传感器对隐身目标进行有效探测跟踪，即模型有效性得到了验证。

基于变形能的粘弹性薄阻尼层结构阻尼特性分析

孙宝， 孙大刚， 宋勇， 李占龙， 王军

2015, 36(4):  744-751.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.04.024

摘要 ( )   PDF (1454KB) ( )  

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为了研究多弹性层约束阻尼结构的阻尼性能，将变形能原理应用于粘弹性薄阻尼层约束阻尼结构阻尼特性分析中，在一种薄阻尼层结构基础上，给出了一种求解结构损耗因子的理论方法，获得了结构损耗因子与材料损耗因子、阻尼结构剪切参数、刚度参数的耦联关系。引入该理论，对层间厚度、相关阻尼参数进行了优化分析。针对两个应用实例，通过有限元模态应变能法对比表明，变形能理论法计算结果与有限元法实验结果比较一致，验证了该理论方法的合理性。为研究多弹性层约束阻尼结构损耗因子的计算、机械产品的设计及结构改进等问题提供了一定的理论参考。

研究简报

空投缓冲气囊有限元模型修正方法

李建阳， 王红岩， 芮强, 洪煌杰, 张芳

2015, 36(4):  752-757.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.04.025

摘要 ( )   PDF (2901KB) ( )  

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为了提高空投缓冲气囊有限元模拟的准确性，需要对气囊有限元模型进行修正。建立了载荷-气囊系统有限元模型，通过模型参数对气囊缓冲特性的灵敏程度分析，选择气囊与地面之间的摩擦系数和气囊排气口流量系数作为待修正参数，建立了摩擦系数、流量系数与冲击响应的响应面模型，对该响应面模型采用遗传算法进行迭代修正，求解出待修正参数的最优解。通过修正前后仿真结果与试验结果的对比验证了模型修正的有效性。

药筒容积的高精度测量分析

郭浩， 冯进良， 张尧禹， 才存良， 李思琦

2015, 36(4):  758-762.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.04.026

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使用注水称重法测量药筒容积时，由于注入的液体具有表面张力，会出现液面中间高、边缘低的现象，从而产生测量误差。提出一种基于注水称重法的高精度药筒容积测量系统：采用不同深度的阵列电极测液位，能够克服液体表面张力带来的影响；通过无线传输模块，将由特制电极采集传感信号传输到计算机，并对流量进行控制，以达到精确测量目的。经过系统精度分析，分析结果表明：该系统精度达到了0.01%，满足精度指标要求。

火控跟瞄动态性能测试技术研究

姜会林， 王春艳， 赵义武， 王晓曼， 娄岩

2015, 36(4):  763-768.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.04.027

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火控系统是现代武器的核心，主要完成目标搜索、瞄准、跟踪、测距，自动提供弹道修正量，解算射击诸元、装定射角，并控制射击。火控动态系统性能的准确测试和动态校正十分重要。提出了光电法测试火控动态性能的思想，重点论述了光学动态跟瞄的原理与方法，并简述了研制成果的应用效果。