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    2019年 第40卷 第10期    刊出日期:2019-10-31
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    C形一体电枢的结构设计及接触压力分析
    范薇, 苏子舟, 范天峰, 张涛, 张洪海, 刘勇
    2019, 40(10):  1969-1976.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.10.001
    摘要 ( )   PDF (5307KB) ( )  
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    轨道起始段良好的电接触性能是确保轨道炮正常发射的必要条件。为增强起始段枢轨电接触性能,从枢轨接触面和接触压力两方面对C形一体电枢结构进行优化设计。利用高频涡流仿真方法计算分析接触面对电枢电磁特性的影响,获得电枢电流密度以及电磁受力曲线,通过对比分析获得最优枢轨接触面大小与位置。为避免电枢在起始运动中出现接触失效问题,对传统接触压力设计方法“安克法则(1 g/1 A)”进行修正优化,形成“安克法则”瞬态应用方法,有效地模拟接触压力瞬态变化特性。应用该方法计算不同接触面的枢轨接触压力,获得的接触压力曲线均在某临界直线如“1 g/1 A”曲线之上,结果表明枢轨接触良好。基于“安克法则”瞬态应用方法设计的电枢在最优接触面下进行5发试验,实现了较好的起始段电接触性能。以上结论可供未来电枢设计时参考。

    分数Maxwell黏弹性胶体阻尼缓冲器启动流模型
    王之千, 毛保全, 冯帅, 杨雨迎, 朱锐
    2019, 40(10):  1977-1986.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.10.002
    摘要 ( )   PDF (3168KB) ( )  
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    针对黏弹性胶体在阻尼缓冲器中流动时黏弹性较强,用于模拟和研究阻尼缓冲器间隙流和孔隙流启动流模型较少的问题,提出一种含准态特性参数、用于研究黏弹性胶体阻尼缓冲器启动流的分数Maxwell模型。阻尼缓冲器阻尼孔和节流间隙中启动流的流动情况简化为圆管内加速流动和两平行板间一板不动、一板加速运动两种单向加速启动流形式,按照实际工况设立控制方程、初始值和边界条件,采用有限差分法求得分数Maxwell模型的数值解,并通过试验证明了模型的准确性。数值模拟和试验测试结果表明:分数Maxwell模型模拟的流体具有良好的黏弹性,其应力呈线性增长趋势;随着模型参数α、β和ζ的增加,分数Maxwell模型流速分布曲线曲率呈下降趋势;启动流试验测试系统捕捉到的黏弹性胶体在阻尼孔中启动流形状从扁平状发展为抛物线状,该结果与分数Maxwell模型模拟结果变化趋势相同;分数Maxwell模型模拟的流体最大液面高度和最大曲率距离与试验结果相吻合,最大误差分别为4.79%和4.67%,证明了所提出的分数Maxwell模型可准确地模拟黏弹性胶体在阻尼缓冲器的阻尼孔和节流间隙中的启动流特性。
    固定鸭舵双旋弹动态稳定性分析
    马国梁, 蔡红明, 常思江
    2019, 40(10):  1987-1994.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.10.003
    摘要 ( )   PDF (1145KB) ( )  
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    针对一种固定鸭舵双旋弹,研究了滚转角控制量任意时变条件下的动态稳定性问题。在弹体固定面坐标系中给出固定鸭舵双旋弹的力方程组和力矩方程组,建立了角运动状态空间模型。运用Lyapunov方法研究了固定鸭舵双旋弹的动态稳定性问题,证明可以通过求解一个Riccati形式的线性矩阵不等式来判断其动态稳定性。利用复数平方根计算方法得出稳定因子表达式,基于界实引理定义了绝对稳定H范数。提出固定鸭舵双旋弹的绝对稳定性判据,包括稳定因子约束和绝对稳定H范数约束,外弹道仿真结果验证了该稳定性判据的正确性。
    步枪弹对带软硬复合防护明胶靶标的侵彻机制研究
    韩瑞国, 金永喜, 卢海涛, 王舒, 王建中
    2019, 40(10):  1995-2004.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.10.004
    摘要 ( )   PDF (4499KB) ( )  
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    为研究步枪弹对带软硬复合防护明胶靶标的侵彻机制,采用有限元分析软件ANSYS/ LS-DYNA建立步枪弹侵彻复合靶标的数值模型。通过该模型模拟了侵彻过程中的钝性冲击现象和明胶瞬态响应,并进行了试验验证。研究结果表明:步枪弹侵彻陶瓷板过程中消耗了弹头大部分能量;明胶内瞬时空腔呈现椭球形基本形态,空腔最大凹陷深度和膨胀速度分别为25.6 mm和35.7 m/s;压力波在明胶内以球面波形式向外传播,在弹着点处峰值压力最大,且压力幅值随着传播距离的增大而不断减小;弹头速度先有一段明显的下降过程,而加速度绝对值则先增大,随后它们都逐渐衰减至0 m/s和0 m/s2;陶瓷板的破坏主要是由拉应力和压应力的反复作用造成的;数值计算结果与试验结果的一致性较好,验证了数值模拟模型的准确性。
    推力和阻力作用下柔性自旋飞行器稳定性分析
    潘成龙, 荣吉利, 徐天富, 项大林
    2019, 40(10):  2005-2013.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.10.005
    摘要 ( )   PDF (6031KB) ( )  
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    针对柔性自旋飞行器动力学问题,开展了在推力和阻力作用下动力稳定性研究。柔性自旋飞行器简化为非均匀、自由-自由的Timoshenko回转梁模型,基于转子动力学理论和有限元方法,考虑陀螺效应,在瞬态坐标系下建立了推力和阻力作用柔性自旋飞行器的横向振动方程。在平均轴系和瞬态坐标系下分别从自旋转速、推力和阻力3个方面,分析了自旋飞行器动力稳定性和横向振动响应效应。研究结果表明:在瞬态坐标系下,阻力能够提高自旋飞行器稳定性,自旋转速不改变失稳区域;与之相反,在平均轴系下,阻力能够降低自旋飞行器稳定性,使临界推力和临界转速减小;自旋转速能够增大失稳区域,使静态失稳变为动态失稳;转动惯量和剪切效应能降低系统稳定性,相比于转动惯量,剪切效应影响更大,特别是对2阶频率影响。
    爆炸成型弹丸垂直侵彻装甲钢靶后破片动能分析
    邢柏阳, 侯云辉, 李泰华, 张东江, 刘荣忠, 郭锐
    2019, 40(10):  2014-2021.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.10.006
    摘要 ( )   PDF (5185KB) ( )  
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    为获得具有较大动能的靶后破片来源以及轴向位置,开展了爆炸成型弹丸(EFP)垂直侵彻装甲钢的试验和仿真研究。借助经过试验验证的仿真方法,分析不同靶板厚度(30~70 mm)、不同EFP着靶速度(1 650~1 860 m/s)下,某典型EFP垂直侵彻装甲钢板后靶板和EFP产生的靶后破片速度、质量沿轴向的分布规律。结果表明:靶板和EFP产生的靶后破片速度随轴向位置近似呈线性增加,当靶板厚度或EFP着靶速度二者之一固定时其斜率固定,并且破片来源(由靶板或EFP产生)对包络线截距的影响也很小;靶板产生的大质量(>10 g) 破片均分布在破片云中间或者靠近靶板的位置,EFP产生的大质量(>10 g)破片均分布在远离靶板的位置;具有较大动能的靶后破片主要由EFP产生,并位于远离靶板的位置。
    93钨合金弹体超高速撞击钢板破片群分布数值模拟
    马坤, 李名锐, 陈春林, 冯娜, 赵南, 柯明, 周刚
    2019, 40(10):  2022-2031.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.10.007
    摘要 ( )   PDF (9363KB) ( )  
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    为研究93钨合金弹体超高速撞击钢板形成破片群的特征参数分布规律,基于有限元分析软件AUTODYN的光滑粒子流体动力学方法,加入GRAY物态方程固相-液相模型,数值模拟了不同撞击速度和弹体直径条件下的超高速撞击过程,并利用实验结果验证了数值模拟结果的准确性。通过破片识别广度优先搜索算法,获得了破片群质量、数量、动量、温度等参数的分布特征。研究结果表明:破片数量及质量主要集中于破片群前端,中间部分较少,而尾端有所上升,大质量破片主要集中于破片群前端以及尾端,其横向速度较低;破片群前端具有高质量、高轴向动量以及高横向动量,这部分破片代表了破片群毁伤威力;高温破片主要分布在破片群中间偏前部,而在破片群前后两端均有较多的低温破片,高温破片的合速度在所有破片中处于中等偏上水平,高合速度破片在各温度段都有分布;弹体直径的增加相对撞击速度的提升可以产生数量更多、总质量更高的破片群。弹体直径、撞击速度的改变对破片群前端的相关参数影响显著,因此能够有效提高破片群毁伤威力。
    不同弹形撞击下泡沫铝夹芯结构动力学性能研究
    郭亚周, 刘小川, 何思渊, 王计真, 杨海
    2019, 40(10):  2032-2041.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.10.008
    摘要 ( )   PDF (11877KB) ( )  
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    为研究不同弹形撞击下泡沫铝夹芯结构的动力学性能,通过空气炮发射方式分别开展了球形弹、锥头弹和平头弹撞击泡沫铝夹芯板试验。基于非线性动力有限元软件LS-DYNA进行了不同弹形撞击泡沫铝夹芯板的数值仿真,分析了不同弹形、不同速度对夹芯板吸能特性的影响。试验结果与仿真结果一致性较好,结果表明:锥头弹撞击变形模式与球头弹撞击变形模式基本相同,平头弹侵彻过程中产生较严重的冲塞破坏,前面板和后面板呈现撕裂破坏模式,侵彻后夹芯被压实部分泡沫铝粘接在后面板上;锥形弹头部尖锐,弹头与靶的接触区域小、侵彻力大,平头弹的弹头和靶的接触区域大、侵彻力小,但靶面破坏区域大且撞击后效更大,球头弹则居于二者之间;当速度较低时,改善前面板和夹芯板的厚度以及材料性能可以较好地提升泡沫铝夹芯板的性能;当速度较高时,后面板吸能比例逐渐增大,重点改善后面板的厚度和材料性能可以较好地改善夹芯板抗侵彻性能。
    应用分块三次多项式的导引头测角精度标定
    袁东明, 丁亚林, 张健
    2019, 40(10):  2042-2049.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.10.009
    摘要 ( )   PDF (3137KB) ( )  
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    为减小和消除零件机械加工、装调及传感器误差等对某激光捷联导引头测角精度的影响,提出应用分块三次多项式的导引头测角误差标定方法。根据各项系统误差特点,同时考虑实验过程中随机误差对标定的影响,采用分块三次多项式分别建立探测器输出俯仰角、偏航角到实际指向矢量俯仰角、偏航角的映射关系,实现了测角误差标定。研究结果表明:标定后俯仰角和偏航角误差均值分别由原来的0.136 0°、0.336 4°降至0.004 7°、0.001 5°,标准差也分别由原来的0.382 0°、 0.375 2°降至0.026 9°、0.022 7°;该标定方法在导引头工作视场内具有较高的精度和良好的一致性,且避免了构造复杂的数学模型进行参数识别,简便易行,可推广至类似系统的误差标定工作中。
    摩擦对电动直线负载模拟器的影响及其抑制研究
    潘卫东, 范元勋, 雷建杰, 曹大伟, 陆鹏程, 徐志伟
    2019, 40(10):  2050-2059.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.10.010
    摘要 ( )   PDF (5510KB) ( )  
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    为抑制摩擦非线性因素对电动直线负载模拟器(ELLS)的影响,采用仿真与实验结合的方法分析摩擦对ELLS的影响。利用遗传算法对系统中的摩擦模型进行辨识,并得出了系统摩擦力与速度的关系;提出了一种摩擦前馈加变增益PID的混合控制方法,摩擦前馈用于消除摩擦对系统的影响,变增益PID用于进一步抑制系统在低速时的相位滞后;进行了对比仿真与实验。仿真分析与实验结果表明:与传统PID控制相比,采用摩擦前馈加变增益PID控制的ELLS加载波形畸变被抑制、加载误差与相位滞后均明显减少;所提出控制方法能够较好地抑制摩擦对ELLS的影响,提高加载精度。
    一种分布式多无人机协同定距盘旋跟踪制导律
    冯运铎, 吴炎烜, 曹昊哲
    2019, 40(10):  2060-2069.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.10.011
    摘要 ( )   PDF (3841KB) ( )  
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    多无人机协同跟踪运动目标既可以全方位探测目标信息,又可以应对外界视线干扰,降低丢失目标的概率,因而具有重要研究意义。基于Unicycle模型提出了一种仅需目标和邻近无人机信息的分布式协同定距跟踪制导律,解决了传统Leader-Follower方法中编队过于依赖Leader的问题,提高了编队网络的鲁棒性。针对静止目标设计了基于相对距离与视线角的分布式多无人机协同制导律,并证明了系统稳定性;该制导律推广至对匀速及变速目标的跟踪制导;利用飞行控制器、模拟飞行软件X-Plane和仿真软件MATLAB/Simulink对上述静止、匀速和变速3种运动模式的目标分别进行协同跟踪半实物仿真,结果验证了所提制导律的有效性。
    基于广义随机Petri网的导弹系统测试性建模与指标评估方法研究
    翟禹尧, 史贤俊, 吕佳朋
    2019, 40(10):  2070-2079.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.10.012
    摘要 ( )   PDF (3377KB) ( )  
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    针对目前导弹测试性指标论证时缺乏有效方法支撑的问题,提出了一种基于广义随机Petri网(GSPN)的测试性建模方法。在建立导弹系统三维立体结构GSPN模型基础上,以各子系统的平面GSPN模型为研究对象,分析导弹系统故障检测及维修过程,同时根据国家军用标准GJB/Z1391—2006 故障模式影响及危害性分析指南对系统故障模式进行分类;基于GSPN模型可达标识图与嵌入马尔可夫链同构,以实存状态集和消失状态集表征库所变迁,采用同构法对测试性指标进行求解;以某型导弹子系统为例,对其测试性指标进行了评估,得到92%的故障检测率和90%的故障隔离率,验证了所提建模方法和相应算法的有效性,对测试性指标的权衡分析与评估具有指导意义。
    固定界面Level Set方法在爆轰波阵面传播中的应用
    张莉, 吴开腾
    2019, 40(10):  2080-2087.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.10.013
    摘要 ( )   PDF (4989KB) ( )  
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    针对重新初始化造成的界面位置偏离问题,提出一种固定界面Level Set方法。该方法的基本思想是在重新初始化相邻两次迭代过程中,通过构建保持界面不动满足的条件,从而推导出光滑参数的计算公式。与传统Level Set方法相比较,固定界面Level Set方法将固定的光滑参数修正为变化的光滑参数。数值模拟结果表明:固定界面Level Set方法在重新初始化过程中能够很好地固定界面位置,从而提高Level Set方法的质量守恒性;固定界面Level Set方法能够有效地避免由于误差累积导致的爆轰波阵面偏离现象,具有较高的计算精度和分辨率,适用于求解爆轰波阵面传播问题。
    爆炸荷载结构等效静载动力系数研究
    耿少波, 葛培杰, 李洪, 徐鹏
    2019, 40(10):  2088-2095.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.10.014
    摘要 ( )   PDF (1103KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为研究爆炸荷载数学模型对结构等效静载动力系数计算结果的影响程度,根据爆炸荷载等效单自由度结构体系弹性与弹塑性微分方程,以超压峰值、正超压冲量相等为对比条件,分别求解线性衰减荷载与指数型衰减荷载两种数学模式下延性比与等效静载动力系数之间的隐式函数表达式;结合我国现行的抗爆设计规范及指数型衰减荷载形状调整参数a,完成了a取值为1.27、1.44及1.61的3种工况动力系数计算,并与相对应的线性衰减荷载结果对比。研究结果表明:规范采用的线性衰减荷载计算模型更适用于延性比β<3.0的结构设计;指数型衰减荷载可涵盖工程设计延性比β≤5.0的所有范围,且更适用于β≥3.0的结构。
    舰载相控阵雷达组网资源管理的一致性算法
    杨善超, 田康生, 吴长飞
    2019, 40(10):  2096-2104.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.10.015
    摘要 ( )   PDF (1219KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    在舰载相控阵雷达网分布式资源管理中,由于各雷达对其他节点的状态估计存在偏差以及节点间信息传输受到噪声扰动,会导致资源管理方案不一致的问题。针对该问题,采用图论方法表示相控阵雷达网的拓扑结构,并进行舰载相控阵雷达网一致性资源管理的需求分析,进而从均衡雷达负载和资源消耗最小两方面构建各雷达的本地资源管理优化模型,各节点根据该模型给出具有差异性的本地优化资源管理方案,通过网络节点间的信息传输,运用一致性算法对各方案进行迭代处理,得到全局一致性方案。仿真结果表明,该算法能够有效地给出全局一致的资源管理方案,并且针对不同拓扑结构以及信息传输噪声的舰载相控阵雷达网都能实现收敛。
    地空超短波数据链站点选址及覆盖优化
    刘宏波, 孟进, 刘琴涛, 马俊凯
    2019, 40(10):  2105-2110.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.10.016
    摘要 ( )   PDF (3743KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对数据链站点选择利用工作经验和地图进行盲搜索覆盖分析能力的难题,通过栅格化分析方法进行数学建模,将数据链站点选址优化问题转换为0-1整数规划问题。基于覆盖面积最大模型和覆盖价值最大模型,给出了采用无线电频谱规划管理软件的求解过程,设计现有5个站点中选择4个站点的选址覆盖能力计算案例,根据用户定义的覆盖区域、允许设台区域、设台类型、接收台类型和设台数量等参数确定覆盖方案,结合案例设置站点布放条件、覆盖条件和评估条件等参数,进行了费用评估分析及覆盖范围优化。采用电子地图和覆盖模型相结合的快速优化技术,提升了选址过程的计算效率,所提研究方法适合于数据链站点的建设论证和运维管理。
    航行体沾湿区域对空泡尾流结构的影响
    王威, 王聪, 李聪慧, 宋武超
    2019, 40(10):  2111-2118.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.10.017
    摘要 ( )   PDF (6962KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为研究航行体沾湿区域对通气超空泡尾流结构的影响,利用计算流体力学方法对超空泡航行体改变攻角过程中沾湿区域和空泡尾部涡量的非定常变化进行数值模拟。通过分析空泡尾部流场压力及涡量的变化,揭示了空泡尾部不同流动结构的转变机理。结果表明:在低弗劳德数条件下,空泡尾部双涡管的上下方存在高压区,受环境压力差的影响,下方压力大于上方,空泡双涡管之间的流动方向向上,形成一对中心上卷的双涡;随着航行体攻角的不断增大,沾湿区域使空泡形成了三涡管尾流结构,涡管下方高压区的压力比上方低,空泡下方双涡管之间的流动方向向下,形成一对中心下卷的双涡;空泡尾部双涡管到三涡管过渡过程中,空泡尾部上下方的压力及流速大小发生交替改变,从而形成了四涡管尾流结构。
    基于径向基函数神经网络辅助容积卡尔曼滤波的多自主水下航行器协同定位方法
    徐博, 李盛新, 金坤明, 王连钊
    2019, 40(10):  2119-2128.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.10.018
    摘要 ( )   PDF (4889KB) ( )  
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    在多自主水下航行器(AUV)协同定位系统中,针对协同定位性能受到系统内部和外部等多种因素制约的问题,提出一种基于径向基函数(RBF)神经网络辅助容积卡尔曼滤波(CKF)的多AUV协同定位方法。当基准参考位置可用时,通过非线性CKF得到滤波新息、预测误差和滤波增益作为RBF神经网络输入层的输入,滤波误差值作为输出对RBF神经网络进行训练;当基准信号中断时,利用训练好的RBF神经网络,对CKF的滤波状态估计值进行补偿,进而得到新的估计状态。利用湖试数据,模拟多AUV协同定位系统输入存在误差情况下的协同定位实验。实验结果表明,所提方法与无RBF辅助的CKF方法相比,平均定位误差减小70%,具有更好的准确性和稳定性。
    水下空气腔角反射器声散射特性
    罗祎, 陈鑫
    2019, 40(10):  2129-2135.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.10.019
    摘要 ( )   PDF (3472KB) ( )  
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    针对水下金属板角反射器目标强度低、具有明显的频率特性等不足,设计了一种新的弹性空气腔角反射器。采用结构有限元耦合流体边界元法,对水下空气腔角反射器和单层金属薄板角反射器的声散射特性进行仿真计算和对比,分析了入射波频率为5~15 kHz范围内,平板厚度、入射角度等因素对不同类型角反射器目标强度的影响及其散射机理并进行了实验验证。研究结果表明:空气腔角反射器散射强度大,无明显的频率特性,去耦作用明显;空气腔角反射器声散射仿真结果和消声水池实测数据进行对比,二者基本一致;相比笨重且回波强度较弱的单层金属板角反射器,空气腔角反射器具有更优的反声性能和更轻的质量,是理想的水下声反射装置。
    绿色伪装水基泡沫的制备与性能研究
    王翔, 袁建, 蒋晓军, 卢言利, 穆景阳
    2019, 40(10):  2136-2141.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.10.020
    摘要 ( )   PDF (2527KB) ( )  
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    针对水基泡沫起泡力和稳定性难以兼容、光学伪装性能差等问题,开展了新型伪装材料的研究。通过阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠和阳离子表面活性剂十八烷基三甲基氯化铵复配,以及绿色伪装着色剂配色技术,制备一种高稳定绿色伪装水基泡沫,对水基泡沫的稳定性和光学伪装性能进行了分析。结果表明:水基泡沫为闭孔蜂窝结构,形状不规则,大小不均,平均尺寸为0.9~2.5 mm;在气候模拟试验中,环境温度为-2~30 ℃时,泡沫的发泡倍率为21~32倍,持续时间为73~185 h,实现了起泡力和稳定性的良好兼容;经外场试验验证,水基泡沫的持续时间满足临时伪装要求;在380~1 100 nm波段,绿色伪装水基泡沫能够模拟绿色植物的颜色和光谱反射特征,实现了可见光-近红外伪装性能,提高了绿色水基泡沫在军事伪装领域的应用。
    复合材料结构用高锁螺栓的动态复合加载失效特性
    惠旭龙, 刘小川, 白春玉, 张宇, 舒挽, 葛宇静
    2019, 40(10):  2142-2150.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.10.021
    摘要 ( )   PDF (9921KB) ( )  
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    为研究复合材料结构用高锁螺栓的动态复合加载失效特性,基于高速液压伺服材料实验机设计专用的实验支持装置,提出碰撞式实验加载方法。实现中国商用飞机有限责任公司紧固件工艺标准CFBL1001-6-6/CFNT1003CY6抗剪型高锁螺栓在0.01 m/s、0.10 m/s、1.00 m/s加载速度及纯拉伸、30°拉伸-剪切耦合、45°拉伸-剪切耦合、60°拉伸-剪切耦合、纯剪切状态下的失效测试,并基于实验结果拟合得到高锁螺栓的失效参数。结果表明:提出的测试方法能够有效获取高锁螺栓的动态失效参数;CFBL1001-6-6/CFNT1003CY6高锁螺栓的失效模式和失效载荷受加载方式影响较大,受加载速度影响较小;拟合获得的失效方程可较好地表征高锁螺栓的失效特性。
    多孔集成节流空气静压轴承数值计算与性能研究
    卢志伟, 张君安, 刘波
    2019, 40(10):  2151-2160.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.10.022
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    为揭示具有密集节流孔的空气静压轴承承载性能变化规律,设计一种具有多孔集成节流器的空气静压轴承,并对该轴承承载能力和刚度进行研究。结合多孔集成节流空气静压轴承的物理模型建立极坐标下的控制方程,采用有限差分方法和流量平衡原理对该控制方程进行离散差分推导和数值求解并得到气膜流场的压力分布,对空气静压轴承承载力和刚度等性能参数进行分析并进行相关试验验证。结果表明:多孔集成节流空气静压轴承的气膜压力随着气膜间隙的减小而逐渐增大;在气膜间隙相同情况下,随着节流器节流孔数量的增加和节流孔孔径的增大,轴承承载力逐渐增大;轴承在一定气膜间隙下具有最佳刚度,随着节流孔数量的增加,最佳刚度值先增大、后减小;随着轴承供气压力的增大,其最大承载力和最佳刚度值均显著增大;试验测试结果与数值计算结果具有较好的一致性,验证了数值计算和数值方法的可行性和正确性。
    大幅面太阳全光谱辐照系统的设计
    刘建河, 白海龙, 赵玉丹
    2019, 40(10):  2161-2169.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.10.023
    摘要 ( )   PDF (4120KB) ( )  
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    大幅面太阳全光谱辐照系统是太阳模拟器的重要组成部分,辐照不均匀度是其关键技术指标之一,在传统全光谱辐照系统中存在着难以达到国家标准、光源光谱匹配性差等技术难题。结合大幅面太阳模拟器的研究现状,设计了一种全光谱辐照系统。利用光学仿真软件Zemax对所设计的全光谱辐照系统辐照均匀性进行仿真,提出了辐照度衰减模式的新概念,并以此为基础对全光谱辐照系统辐照不均匀度进行了优化。光源采用瑞士Solaronix公司生产的Plasma光源,经过测试光谱达到国际电工委员会标准A级,光源谱段内辐照度用光谱辐射计进行测试。结果表明,在辐照度为280 W/m2时,辐照度衰减模式在未启动和启动时辐照不均匀度分别为8.4%和5.7%,参考国家标准GB/T12637—1990太阳模拟器通用规范,在2 400 mm×6 000 mm有效辐照面内其辐照均匀度满足规范C级标准,接近B级标准。
    研究简报
    超声椭圆振动切削轨迹变化对表面形貌的影响
    江禹安, 皮钧, 杨光, 姜涛, 沈志煌
    2019, 40(10):  2170-2176.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.10.024
    摘要 ( )   PDF (5135KB) ( )  
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    通过改变刀尖振幅和相位差,研究超声椭圆振动切削过程中刀尖轨迹变化的运动特性。分析椭圆振动切削轨迹形状和轨迹偏转变化对加工表面形貌的影响,建立椭圆振动切削轨迹变化切削方向残余高度模型;利用研制的导波传输超声椭圆振动切削装置,改变相位差实现椭圆振动切削轨迹精准控制,分析对其加工表面质量的影响。实验结果表明:椭圆振动切削轨迹变化同时引起的切削方向残余高度和刀具动态角变化是影响加工表面质量的重要因素;在超声椭圆振动切削加工中存在一个相位差值,对抑制毛刺和崩边、提高加工表面质量具有最佳的效果。