兵工学报

王红岩，王钦龙，芮强，李荣利，张晶，罗韬

2016, 37(7): 1153-1160. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.07.001

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为提高车辆虚拟试验结果的准确性，对车辆行驶路面数字化建模方法进行了研究。利用双轨真实路形计对中波和长波起伏路面进行测量，并将测量结果与依据路面外形设计参数建立的波形曲线进行对比，验证了测量方法的准确性和可信性；利用双轨真实路形计分别对渣土路、砂石路两种随机路面进行测量，获取了路面不平度实测数据，并采用基于周期图法改进的Welch算法对实测数据进行了功率谱密度估计，依据相关国家标准GB/T 7031—2005评定了路面等级。采用谐波叠加法建立了三维随机路面模型，通过与实测数据作功率谱密度对比，表明二者具有较好的一致性，验证了三维随机路面模型的可信性。

非完全对称无人两栖平台路径跟踪控制

孙伟，华玉龙，迟宝山，刘国强

2016, 37(7): 1161-1169. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.07.002

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为了提高非完全对称无人两栖平台的可靠性和机动性，研究其在浅水水域中的路径跟踪控制问题。分析水域深度对水动力导数的影响并对其进行修正，建立了更为精确的路径跟踪数学模型；对数学模型及参考路径进行变换，将路径跟踪误差转换到Serret-Frenet坐标系下进行描述，得到了位置跟踪和航向、纵向速度跟踪两个级联形式的子系统；基于级联系统理论证明了航向、纵向速度跟踪子系统与原系统的等价性。基于Backstepping方法设计航向、纵向速度子系统的全局稳定控制器，通过对直线和圆形参考路径的数学仿真以及对直线参考路径的实验研究，验证了该控制器的有效性。

基于实例推理的枪械方案快速设计研究

王国新，石学海，阎艳，明振军，郝佳

2016, 37(7): 1170-1179. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.07.003

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为了提高基于实例推理方法在枪械方案设计领域的检索精度和设计知识重用程度，提出针对变型设计过程的基于实例推理的设计方案获取和方案修改方法。针对枪械设计过程，建立包括知识库、推理驱动引擎、实例检索模块和规则修改模块的实例推理流程；根据3类不同的指标需求形式设计了对应的相似度计算方法，提高检索精度；通过规则知识的定义和约束实现对设计方案进行定量化、适应性修改，获取最终的方案。开发了基于实例推理的枪械方案快速设计原型系统，并以枪管为例验证了该检索算法的精度，以及所提方法的有效性和实用性。

身管精锻过程跨尺度多晶体塑性有限元模拟与织构预测

徐笑，樊黎霞，王亚平，董晓彬

2016, 37(7): 1180-1186. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.07.004

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径向精锻是一种先进的身管制造方法。身管的多晶体材料经锻打后，晶粒会发生择优取向形成织构，在宏观上产生各向异性现象，这是普通有限元方法所无法模拟的。利用数学软件Matlab和程序设计语言Python联合编程并结合有限元软件ABAQUS，建立身管精锻宏观模型和细观多晶体模型；应用跨尺度方法，开发程序实现了宏观力学至微观力学边界条件的继承，使研究的晶粒尺寸达到了真实尺寸。分析微观多晶体模型的晶粒取向变化，使用Matlab编程画出锻后多晶体材料的极图和取向分布函数图，并用X射线衍射试验验证了晶粒取向模拟结果的正确性。建立了将身管径向精锻从宏观锻造到细观织构联系起来的一套研究方法，为预测锻后身管性能变化提供了思路。

扭曲尾翼弹箭气动外形多目标优化

陈亮，刘荣忠，郭锐，赵博博，刘磊，杨永亮

2016, 37(7): 1187-1193. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.07.005

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为了提升掠飞末敏弹战术技术性能，将扭曲尾翼结构应用于弹箭气动布局，并在风洞实验基础上，结合计算流体力学、正交实验、逐步回归分析以及多目标遗传算法，对扭曲尾翼弹箭开展了以增旋、减阻为目标的气动外形多目标优化设计，最终给出了尾翼外形的Pareto优化方案。结果表明：采用扭曲尾翼结构有利于改善弹箭气动性能；所建立的气动参数代理模型，能对弹箭阻力系数和平衡转速进行准确预测，并得到了尾翼几何参数对其影响规律；基于多目标遗传算法最终得到的Pareto优化方案，达到了良好的增旋、减阻效果。该研究方法对扭曲尾翼弹箭气动优化设计具有参考意义。

考虑导弹自动驾驶仪动态特性的H_∞导引律

孟克子，周荻

2016, 37(7): 1194-1202. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.07.006

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为拦截机动目标并克服导弹自动驾驶仪动态特性对制导性能的不利影响，提出一种考虑自动驾驶仪动态特性的H_∞鲁棒导引律。将综合制导与自动驾驶仪2阶动态特性的3阶线性时变状态方程表示为多面体线性参变系统，应用线性矩阵不等式（LMI）方法设计了具有参数依赖增益的线性状态反馈形式的新型H_∞鲁棒导引律，参数依赖增益中的系数是通过求解以LMI为约束的凸优化问题得到的。仿真结果表明：尽管不需要目标加速度的任何信息，新型H_∞导引律依然具有较强的鲁棒性，且具有较高的制导精度。

基于新息自适应滤波的惯性测量单元误差在线标定方法研究

王洁, 熊智, 邢丽, 戴怡洁, 华冰, 刘建业

2016, 37(7): 1203-1213. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.07.007

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考虑到空天飞行器飞行环境和运动特性下导航传感器误差的噪声统计特性不可能完全精确已知，若使用常规卡尔曼滤波进行在线标定，将会导致滤波精度下降甚至发散。设计一种基于新息自适应滤波方法的惯性测量单元(IMU)误差在线标定方案和算法，克服常规卡尔曼滤波需预先知道噪声统计特性的不足，设计包含IMU安装误差、刻度因子误差和随机常值误差在内的27维高阶状态变量的误差标定模型，分析提出可同时对系统噪声和量测噪声协方差矩阵进行动态调整的新息自适应滤波在线标定算法。仿真验证实验表明，相较于采用常规卡尔曼滤波以及Salychev O自适应滤波算法进行在线标定，所设计的新息自适应滤波在线标定方法能更有效实现对IMU误差的动态标定及补偿，进一步提高了惯性导航系统精度。实物验证实验表明，该方法可有效标定IMU误差残差，提高导航精度，为工程应用带来较大便利。

平面冲击波在有机玻璃中的衰减测试及数值模拟

张世文, 龙建华, 贾宏志, 金山

2016, 37(7): 1214-1219. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.07.008

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针对冲击波在材料中的衰减规律研究，利用平面波透镜驱动炸药加载，采用聚偏氟乙烯（PVDF）薄膜压力传感器获得了冲击波在有机玻璃中的冲击压力数据。通过对平面波透镜高低爆速炸药的合理建模，以及对大变形炸药网格溢出柱壳翻转造成计算终止现象进行了简化处理，对该实验进行了数值模拟。数值模拟计算和实验结果对比分析表明，经过50 mm厚的有机玻璃后，冲击波从7.4 GPa衰减到4.02 GPa，衰减了45.7%. 研究结果为冲击波在有机玻璃内的衰减提供了实验数据；同时给出了PVDF薄膜压力传感器安装过程中的注意事项。

战场侦察相控阵雷达波束调度研究

史小斌, 顾红, 刘艳华，黄金杰

2016, 37(7): 1220-1228. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.07.009

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战场侦察相控阵雷达在强地杂波环境下对机动性目标跟踪和边跟踪边搜索(TAS)波束调度策略是当前研究的热点。利用地面杂波和目标路径等先验信息，建立了杂波环境下地面交互多模型联合概率数据互联(GIMMJPDA)多目标跟踪算法，在区分目标威胁度、不同威胁目标跟踪精度的基础上实现目标动态的TAS波束调度。经目标态势仿真验证，基于GIMMJPDA目标跟踪算法、高威胁优先级和目标跟踪精度基础上的战场侦察相控阵雷达TAS波束调度策略具有高的时间利用效率。

基于横坐标系的捷联惯性导航系统/多普勒速度仪极区组合导航算法

张福斌，马朋，王智辉

2016, 37(7): 1229-1235. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.07.010

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针对传统指北方位的惯性导航力学编排在高纬度地区因地理经线快速收敛，建立相对于经线的航向越来越困难，以及在地理极点存在奇异值等问题，结合自主水下航行器在导航过程中对自主性、导航精度等需要，提出了基于横坐标系的捷联惯性导航系统/多普勒速度仪极区组合导航方案。给出了横地球坐标系、横地理坐标系等定义以及与常规导航坐标系的转换关系；通过类比常用的指北方位惯性导航力学编排推导了基于横坐标系的惯性导航力学编排；设计了适用于极区的捷联惯性导航系统/多普勒速度仪组合导航卡尔曼滤波算法；对设计的组合导航系统进行了仿真分析。结果表明，该导航方案能有效抑制方位失准角的增长，导航定位精度可满足自主水下航行器极区导航的要求。

基于Kane方法的波浪驱动水下航行器动力学模型建立

杜晓旭，崔航, 向祯晖

2016, 37(7): 1236-1244. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.07.011

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基于多体系统动力学理论，定义并选取适当的坐标系和广义坐标，对波浪驱动水下航行器多体系统进行运动学分析，得到各部分的速度和加速度；基于Kane方法进行动力学分析，计算各部分的偏速度和偏角速度，进而求得系统的广义主动力和广义惯性力。将系统的广义惯性力和广义主动力代入Kane方程中，得到波浪驱动水下航行器多体系统动力学模型。在受力分析中，不仅考虑了惯性力、惯性力矩、重力和浮力以及流体动力，还重点分析了波浪力和多体系统的附加质量力。对波浪驱动水下航行器进行了运动仿真，仿真结果显示航行器航行稳定，所建立的模型是有效的。

混响室条件下的腔体屏蔽效能测试方法改进

刘逸飞，陈永光，程二威

2016, 37(7): 1245-1251. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.07.012

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介绍了频率搅拌混响室法腔体屏蔽效能的测试原理与方法，在此基础上，对某开缝腔体的屏蔽效能进行了实测。针对测试中暴露出的单一频率搅拌测试精度不高这一技术难题，从提升样本容量角度出发，采用一种基于机械搅拌与频率搅拌相结合的复合搅拌方式，提升了搅拌带宽内的独立样本数量，降低了测试结果的不确定度。从数据处理方法入手，提出一种基于数字低通滤波获取混响室场量均值曲线的方法，在有效保留峰值信息的同时，能够获得较理想平滑的场量均值曲线，提升了数据处理的精确度。相比两种改进方法，前者需要与机械搅拌配合使用，适用较大腔体屏蔽效能测试；后者不必过多关心样本容量大小，且无需增加额外辅助测试设备，更具应用价值。

电铸参数对铜基平面微弹簧疲劳性能的影响

Cao Quoc Dinh, 徐宁, 李成园，张新平

2016, 37(7): 1252-1257. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.07.013

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平面微弹簧性能直接影响着微机电系统(MEMS)的效果和可靠性，研制长寿命的平面微弹簧对于保证微机电系统可靠性具有重要的意义。研究了占空比、电流密度、电源属性对电铸平面微弹簧质量的影响，并基于正交实验设计方法优化了工艺；制备了尺寸精度合适和疲劳性能良好的平面微弹簧，满足了MEMS的需要。研究表明：大的占空比会降低微弹簧的疲劳性能；双脉冲电源电铸的平面微弹簧疲劳性能优于直流电源和单脉冲电源电铸的；最优工艺为采用双脉冲电源、电流密度3 A/dm²、正向占空比10%；反向占空比10%. 平面微弹簧疲劳寿命在定位移0.2 mm的情况下，最大517次。

偏转板射流式伺服阀前置级液动力计算方法研究

延皓，康硕，王凤聚，李长春，黄静

2016, 37(7): 1258-1265. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.07.014

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针对偏转板射流式伺服阀前置级液动力的计算与检测问题，提出了基于矩形喷口和接收器的前置级节流模型，推导得出了液动力简化计算公式。从射流角度出发，建立了伺服阀前置级的二维流场模型，提出了两种基于仿真离散数据的稳态液动力的计算方法，即动量定理法和压力差法，进行了某型伺服阀的液动力计算。设计了前置级液动力的自动化测试系统，实现了对液动力的测量。仿真与试验表明，理论公式、基于离散数据的数值计算以及试验结果基本一致，从而为此类伺服阀的开发与优化提供了可行的方法和技术。

航空电连接器热疲劳失效机理研究

骆燕燕, 刘旭阳，郝杰，王振, 刘磊，林小明

2016, 37(7): 1266-1274. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.07.015

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电连接器插孔是弹性元件，在交变热应力的作用下易产生热疲劳，出现应力松弛现象，从而影响电连接器的接触可靠性。结合加速寿命试验理论，提出了一种电连接器热疲劳试验方案,设计了试验电路并进行了试验，分析了电连接器的热疲劳失效机理。试验结果表明：试品的接触电阻值随温度循环次数的增加而缓慢增长，其宏观原因是插孔收口处孔径增加，接触件间接触力减小；循环应力中温差或温度变化率的增加，会加速连接器接触电阻的增长。试验后试品插孔的金相分析发现: 温度循环条件下，连接器插孔中微观组织结构的变化，即插孔中的α相晶粒尺寸和滑移线密度均有所增加，滑移方向差异化程度增强，是导致其接触可靠性和性能逐步蜕化的根本原因；温差范围与温度变化率对电连接器性能蜕化的综合作用取决于滑移线密度与滑移方向差异化程度的“对抗”结果。

盘式制动器噪声、振动与声振粗糙度特性的复模态评价

黄泽好，刘通，雷伟，万鑫

2016, 37(7): 1275-1281. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.07.016

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建立了盘式制动器非线性有限元模型，分析了复模态，从振型、频率、负阻尼比、模态耦合、模态应变能等多维度评价其噪声、振动与声振粗糙度特性。结果表明：不同参数从不同角度都能反映模型模态的不稳定性；模型在1~15 kHz范围所有频段存在不稳定模态，且在1~3 kHz和12~13 kHz频段复特征值实部大，负阻尼比高，模态稳定性差；不稳定模态容易与相邻模态发生耦合，发生制动噪声概率大。

基于虚拟滑模控制方法的非合作航天器姿态估计

于晓婷，郁丰，何真，熊智，王振宇

2016, 37(7): 1282-1290. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.07.017

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针对非合作航天器的非线性姿态估计问题，提出一种利用虚拟滑模控制思想实现对目标航天器姿态参数估计的方法。将立体视觉系统输出的实时观测数据作为虚拟控制系统的输入，将航天器的姿态动力学数学模型作为虚拟的控制对象，采用滑模变结构控制器计算出虚拟力矩控制量，从而使虚拟航天器的姿态与观测姿态同步，虚拟航天器姿态即为非合作航天器姿态参数的估计值。仿真实验验证表明，在存在系统误差及状态量初始误差较大的情况下，所提出的基于虚拟滑模控制的估计算法估计效果优于扩展卡尔曼滤波算法，并较好地协调了变结构控制鲁棒性与平滑控制抖振之间的矛盾。

沿海两栖车辆腐蚀现状及腐蚀综合控制技术

黄燕滨，周科可，巴国召，时小军，刘谦

2016, 37(7): 1291-1298. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.07.018

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针对两栖车辆在海洋环境下的使用情况，全面系统地介绍了两栖车辆在海洋环境下的腐蚀情况，并针对腐蚀问题和规律，提出两栖车辆腐蚀综合控制的理论及防腐设计原则。重点介绍了两栖车辆Al-Zn-In-Mg-Ga-Mn六元牺牲阳极材料、陶瓷型耐磨蚀涂层、复合防腐涂覆层、异种金属电位匹配、高分子密封防腐等专项腐蚀防护技术，提出树立全系统和全过程腐蚀综合控制的思想，制定以预防、控制和治理为主要内容的工艺规程，构建腐蚀控制维修保障的配套技术手段，从顶层完善工腐蚀控制理论体系。

陆军多管火箭武器的发展与思考

杨树兴

2016, 37(7): 1299-1305. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.07.019

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论述了陆军多管火箭武器的发展进程，重点介绍其在第二次世界大战以来所走过的增大射程、提高射击密集度和实现制导化3个主要发展阶段。归纳总结了陆军多管火箭武器在发展过程中形成的多联装发射平台、弹体采用旋转体制、大长径比、短时大推力发动机和曲射弹道、静稳定设计等特点，分析上述特点对其制导化发展中带来的优势和挑战，提出陆军多管火管武器未来发展中应重点关注和解决的若干问题：旋转弹捷联惯性导航、动态稳定性理论、弹道规划与控制方法、大推力比长工作时间的先进动力、单线制发射控制技术等。

数码迷彩空间混色程度的表征方法研究

初苗，田少辉，喻钧，胡志毅

2016, 37(7): 1306-1311. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.07.020

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数码迷彩是利用计算机技术对目标背景迷彩斑点化，以便于自动化设计、施工作业的一种迷彩形式。这种新迷彩图案将不同颜色的马赛克按照一定规律排列组合，打破了传统迷彩的平滑边缘，从隐蔽性上来讲，数码迷彩比传统迷彩效果要更好。空间混色是数码迷彩效果区别于其他迷彩形式的主要特征之一，同时也是数码迷彩设计质量提高的一个关键途径，而目前国内外对于空间混色应用于数码迷彩设计的相关资料较少，研究也很不充分，不能对数码迷彩设计研究提供足够的支撑。从数码迷彩的空间混色过程进行分析，提出了空间混色系数这一参数，用来表征数码迷彩的空间混色程度，并用实验验证了该表征方法的有效性和可行性，为后续的数码迷彩设计方法研究提供理论参考。

基于高速摄像弹道跟踪原理的弹丸章动角测试方法

王宝元，邵小军，刘朋科，衡刚，钞红晓，刘军

2016, 37(7): 1312-1316. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.07.021

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弹丸章动角是影响火炮射击密集度的重要因素之一，一直是火炮研究领域的热点问题。为得到弹丸出炮口段附近弹丸章动角测试结果，采用基于高速摄像的弹道跟踪法开展弹丸章动角测试方法研究。利用高速数字摄像机和弹道跟踪架建立弹道跟踪系统，记录弹丸飞行轨迹图像，借助于图像分析软件获得弹丸上下章动角测试结果。采用弹道跟踪系统对某火炮弹丸进行实例验证，得到弹丸出炮口段附近弹丸上下章动规律，各发弹丸之间弹丸章动角数值分散性较大,第1发弹丸章动角最大值为-5.2°. 研究结果表明，弹道跟踪法是获取弹丸章动角测试结果的理想方法。

基于多层自助最大熵法的可靠性评估

夏新涛，叶亮，李云飞，常振

2016, 37(7): 1317-1329. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.07.022

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在小样本无任何先验信息的条件下，提出多层自助最大熵评估模型分析机械产品寿命可靠性。用自助法对当前无失效数据样本进行再抽样，获得足够的样本数据。基于最大熵法，改变抽样个数得到不同的拉格朗日乘子。再次运用自助法对拉格朗日乘子的小样本数据进行再抽样，基于最大熵法获得拉格朗日乘子的区间估计。对每个拉格朗日乘子的上下限进行排列组合，得到多个概率密度函数和可靠性函数，运用最小不确定性原理得到可靠性函数的区间估计。试验研究表明，多层自助最大熵评估模型可以有效地解决概率分布已知或未知的小样本无失效数据的可靠性评估问题。

连续式跨声速风洞动力系统运行安全研究

张文，周恩民，刘恺，程松，刘烽

2016, 37(7): 1330-1336. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.07.023

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为提高连续式跨声速风洞动力系统的运行安全性，结合0.6 m×0.6 m连续式跨声速风洞的建设、调试和运行实践，分析风洞闭口回流布局对气流温升和管网阻力的影响，研究轴流压缩机在风洞应用中的轴系、运行工况和马赫数控制的安全特性，对关键性能进行了测试研究。研究结果表明：换热器性能满足压缩机运行和风洞总温需求；得到了压缩机轴系运行参数报警阈值和防喘振曲线设置的依据，测试出了扭转振动临界转速。压缩机防喘振曲线统一采用100 kPa总压下的流量和压力比，风洞马赫数可采用压缩机转速和中心体位置闭环组合控制。

约束层阻尼对薄壁圆柱壳模态参数的影响研究

李晖，张林林，常永乐，闻邦椿

2016, 37(7): 1337-1344. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.07.024

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以一端约束和一端自由的薄壁圆柱壳为研究对象，研究了约束层阻尼对其模态参数的影响。为了充分了解其振动行为特点，通过有限元法初步获取了其固有频率和模态振型，并搭建了可以准确、高效地测试涂覆约束层阻尼前、后壳体结构模态参数的实验系统，提出了适合该类型阻尼薄壳结构模态参数的测试方法和流程。将约束层阻尼材料制成不同大小的环片形式，并准确获得了涂覆约束层阻尼前、后薄壁圆柱壳的各阶模态参数。基于上述测试结果，研究了约束层阻尼参数的改变对薄壳固有频率、振型和阻尼参数的影响程度，发现约束层阻尼会降低结构的固有频率，但可以有效提升壳体结构的阻尼特性。

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