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2020年 第41卷 第5期    刊出日期：2020-05-29

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论文

弹丸在炮口的状态参数对地面密集度影响研究

钱林方, 陈光宋， 王明明

2020, 41(5):  833-841.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.05.001

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为了分析无动力飞行弹丸在炮口的状态参数误差对地面密集度影响，基于6自由度刚体外弹道方程，考虑弹丸参数和炮口状态参数误差因素，利用稀疏网格数值积分（SGNI）方法求解弹丸落点散布的统计特性参数，并采用最大熵估计方法获得弹丸落点散布的概率密度函数。测试算例表明，该方法的计算结果与蒙特卡洛方法获得的结果相吻合，验证了SGNI方法和最大熵估计方法的有效性；在此基础上分析了某155 mm加榴炮弹丸在炮口的状态参数误差对地面密集度影响，并分别建立了弹丸在炮口的单参数误差、多参数误差与地面密集度之间的映射模型，可为火炮射击密集度总体设计提供参考。

一种基于数据融合的全轮驱动车辆质心侧偏角估计方法

张征, 刘春光, 马晓军, 张运银

2020, 41(5):  842-849.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.05.002

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为准确估计全轮电驱动车辆行驶状态参数，设计了一种基于数据融合的质心侧偏角估计方法。该方法充分利用低成本普通车载传感器信息、电机输入信息和驾驶信号，在建立非线性3自由度 车辆模型和轮胎模型基础上，采用无迹卡尔曼滤波算法对质心侧偏角进行估计；同时通过信号积分法估计质心侧偏角，结合车辆行驶工况和路面条件，将无迹卡尔曼滤波和信号积分两种算法结果进行了数据融合。基于硬件在环实时仿真平台进行了车辆操纵仿真验证，结果表明，提出的估计算法与单一估计算法相比，具有更高的观测精度，能够满足多种行驶工况下的质心侧偏角观测需求。

油相-气相两相流对湿式离合器带排转矩影响的数值分析

成宵， 朱茂桃， 田乃利

2020, 41(5):  850-857.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.05.003

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为减小怠速工况下湿式离合器因油液剪切产生的带排转矩，考虑油相-气相两相混合的影响，对摩擦副油路进行数值求解。基于k-ε两层湍流模型和欧拉方法中流体体积模型，采用流场计算STAR-CCM+软件建立含径向槽的摩擦副内流域模型，进行稳态计算。研究入口流量和相对转速对带排转矩的影响，并与试验结果进行对比，结果趋势相似，平均数值误差7.54%. 改变槽角结构，研究油相-气相两相流动同带排转矩的相关性。结果表明：入口流量越大，带排转矩越大，当流量为7 L/min时，带排转矩最大值为4.63 N·m；当流量由7 L/min分别降低至5 L/min、3 L/min时，带排转矩值分别下降20.95%、33.69%；槽角有利于减小带排转矩，负向槽角的优势更为明显；单相流转速区，正向槽角越大，油液流通性越好，带排转矩越大；两相流转速区，槽角越大，油液连续性越差，油液占比越小，带排转矩越小。

电磁发射条件下CuCrZr合金材料轨道损伤行为研究

黄伟， 杨黎明， 史戈宁， 张延松， 田开文， 刘凯

2020, 41(5):  858-864.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.05.004

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通过电磁发射试验研究CuCrZr合金（C18150铜合金）材料的轨道损伤行为。试验以C18150铜合金作为轨道材料，7075铝合金作为电枢材料。对完成发射试验后的轨道材料进行宏观观察和二维表面轮廓、三维表面轮廓测量及分析。研究结果表明：随电枢速度的增加，轨道表面横向起伏的峰谷间距呈先增加、后降低的趋势；沿电枢运动方向，轨道表面起伏程度随着电枢速度增加呈下降趋势，当电枢速度达到极值处于匀速运动后，轨道表面起伏近乎为0 μm；轨道损伤在不同阶段呈现不规则现象，起始阶段时轨道损伤表现出明显热损伤，加速阶段时表现出强烈的摩擦磨损特征和一定的热熔效应，高速阶段时轨道损伤以机械磨损为主，表现出光滑的摩擦界面和局部的塑性变形。

身管弹膛和线膛同锻时下沉段皱褶试验研究及其预测

童维， 杨晨， 杨宇召， 扶云峰， 陈晓萍， 樊黎霞

2020, 41(5):  865-873.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.05.005

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身管弹膛和线膛同锻技术可用径向精锻工艺同时锻出弹膛和线膛，将彻底解决身管弹膛和线膛的同轴度问题，改善坡膛部位的表面粗糙度。为提高身管内膛的加工质量，以身管弹膛和线膛同锻为对象，研究下沉段和锻造段产生的褶皱以及演变情况。通过对身管径向锻打试验和形貌试验分析处理，发现弹膛和线膛同锻时：下沉段将会产生褶皱，并且褶皱随着变形的增加，深度不断加深；当进入锻造段后，部分皱褶被打平，变成了身管微裂纹。应用有限元分析软件Abaqus对身管锻打过程进行仿真，发现锻打过程中下沉段径向应变ε_r和周向应变ε_θ的比值[SX(]ε_r[]ε_θ[SX)]为定值，不同锻打工艺参数下应变比值不同。研究结果表明：身管下沉段单次锻打产生的褶皱深度Δd_w可以用径向应变ε_r和周向应变ε_θ的比值[SX(]ε_r[]ε_θ[SX)]来表示，拟合的关系式为Δd_w=0.058 8[SX(]ε_r[]ε_θ[SX)]+0.052 1；结合锻打所需的锤数可以预测出下沉段结束位置的皱褶深度，皱褶深度的预测有助于防止褶皱在锻造段挤压形成锻造身管的微裂纹。

舰炮含钳爪回转机构的伸爪运动特性研究

彭京徽， 王德石， 张弘弨

2020, 41(5):  874-880.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.05.006

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针对舰炮含钳爪回转机构运动问题，为获得机构的运动特性，通过模型简化、理论公式推导和算例分析，进行了间歇式含钳爪回转机构伸爪运动的理论与计算研究。以含钳爪回转机构为对象得到机构运动的简化杆件模型，根据伸爪运动过程中的杆件构型变化、多坐标系的转换关系和封闭矢量法进行了机构伸爪的运动学分析；通过机构伸爪受力分析、利用达朗贝尔原理和拉格朗日方程建立了机构伸爪的动力学方程；基于机构的几何参数与驱动参数，进行数学仿真软件MATLAB算例分析和多体动力学仿真软件ADAMS虚拟样机仿真实验，并对比运动分析的理论变化曲线和仿真变化曲线。结果表明：理论曲线与仿真曲线的变化情况基本一致，构型变化会影响机构的动力学特性，转角加速度在构型变化处存在突变现象，偏心销的存在会导致运动轨迹波动，但对定位误差影响较小；此外，偏心销能在减小加速度突变的同时会引起加速度振荡。

调频连续波引信高功率微波前门耦合效应研究

陈凯柏， 高敏， 周晓东， 惠江海

2020, 41(5):  881-889.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.05.007

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针对调频连续波引信在高功率微波辐照下的前门耦合问题，对引信射频前端进行场路联合仿真实验。利用仿真软件建立引信射频前端模型，采用先辐照、后注入的实验方法对引信前门耦合效应进行分析。实验结果表明：引信射频前端敏感元器件容易被耦合进入的高功率微波毁伤，当脉冲信号上升时间较短时，毁伤效果更为明显；当高功率微波源与引信距离较远时，引信的正常测距功能会受到干扰，但脉冲信号的平顶宽度变化所造成的干扰效应并不明显。

多发弹气动参数联合辨识方法研究

刘洋， 常思江， 魏伟

2020, 41(5):  890-901.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.05.008

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利用局部优化算法对多发弹测量数据进行气动参数辨识，可能存在局部最优解，且同一气动参数多发弹的辨识结果有时差异较大。为提高弹丸气动参数辨识的准确性与合理性，提出一种同时 利用多发弹测量数据进行联合辨识的全局优化策略。该策略采用局部优化算法获得搜索空间，将弹丸飞行的稳定性条件作为约束条件，利用最小二乘准则构建准则函数，应用差分进化算法对多发弹数据同步全局寻优，从而获得唯一的全局最优解。以某大口径榴弹纸靶试验数据为例对所提方法进行了验证，结果表明：相比于现有的辨识策略，所提策略计算出的准则函数值更小，重构弹道结果与测量值更接近，且计算稳定性较好。

基于联合估计迭代算法的三轴磁力仪标定补偿方法

孙欢， 杨宾峰， 管桦， 王润

2020, 41(5):  902-910.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.05.009

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地磁场测量过程中，三轴磁力仪受到多种干扰因素的影响而产生误差，对测量精度造成影响。在分析地磁场测量值误差来源的基础上，建立了三轴磁力仪测量一体化模型，提出采用联合估计迭代算法对其进行标定，并比较了该方法与扩展卡尔曼滤波算法、非线性最小二乘算法的性能。在仿真结果基础上，构建实验系统对所提方法进行实验验证。仿真和实验结果表明：3种方法中，联合估计迭代算法补偿误差均值和标准差最小，且收敛速度最快，可将三轴磁力仪测量值误差均值由142.4 nT降至12.5 nT，标准差由170.0 nT降至29.2 nT， 抑制比达到84.51%；为三轴磁力仪的标定补偿提供了一种有效的方法。

多输入多输出天波超视距雷达多模杂波抑制的改进最小方差无失真响应算法研究

洪升， 李洁， 董延焘， 赵志欣， 王玉皞

2020, 41(5):  911-923.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.05.010

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多输入多输出天波超视距雷达(MIMO-OTHR)通常利用最小方差无失真响应(MVDR)波束形成来抑制接收回波中的电离层多模杂波对目标探测的影响。由于MIMO-OTHR的全向性发射、杂波噪声协方差矩阵估计不准确以及有限相干积累时间内训练样本数过少，使传统MVDR输出信杂噪比(SCNR)较低。对MIMO-OTHR中的MVDR算法进行改进，以改善其多模杂波的抑制能力。利用2阶锥规划进行发射波束域预处理，将发射能量集中到主模式角度；在阵列接收端进行阵列平滑，抑制主模期望信号，提高杂波噪声协方差矩阵估计精度；利用MVDR波束形成双迭代算法，降低对计算量与训练样本数的需求。仿真结果表明：改进MVDR算法可有效抑制多模杂波；以较少训练样本及较小计算量，可以获取更高的输出SCNR.

激光照射性能测量中异源相机的标定方法

景文博， 黄炳坤， 刘健， 于洪洋

2020, 41(5):  924-931.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.05.011

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激光照射性能测量相机包括可见光相机和近红外相机，可完成激光照射器照射精度立靶成像测量。可见光相机用来拍摄运动靶板，近红外相机用来拍摄照射激光。为解决在测量过程中卡塞格林光学系统使图像产生畸变和两个相机光轴不严格一致问题，在远距离测量中忽略透视误差的影响，对张正友相机标定方法进行改进，使相机内参数中扭曲因子为0，实现相机标定；根据可见光相机和近红外相机成像面的空间透视关系，实现双相机轴线一致性标定。实验结果表明：可见光相机标定的重投影误差为0.08像素，近红外相机标定的重投影误差为0.19像素，相机配准轴线一致性精度为0.37 μrad，满足激光照射器照射精度外场测试中的需求。

指挥信息系统应用层攻击效能模糊综合评估方法

黄迎春， 牟鑫明

2020, 41(5):  932-940.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.05.012

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指挥信息系统的服务共享和开放导致其面临更多的服务资源毁伤和信息欺骗攻击风险，有效的攻击风险评估亟待解决。针对指挥信息系统应用层攻防中信息不完备性和不确定性带来的攻击效能评估困难问题，建立指标因素数量为2+5+17的指挥信息系统应用层攻击3级评估指标体系，提出双因子主观、客观赋权法确定评估指标权重，应用反向传播人工神经网络理论建立具有学习机制和持续改进能力的模糊隶属函数，设计了单一攻击效能和多种攻击效能的模糊综合评估方法。实验结果表明：该方法不仅能够实现单一攻击效果的模糊量化和多种攻击的模糊排序，而且指标集更完整、赋权方法更综合、模糊隶属函数更具适用性。

基于序贯蒙特卡洛与概率假设密度滤波的主动分布式声纳多目标跟踪

邵鹏飞， 王蕾， 王方勇

2020, 41(5):  941-949.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.05.013

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针对杂波数量多、目标数量和状态不确实性及观测不确实性等问题，提出了一种基于序贯蒙特卡洛与概率假设密度(SMC-PHD)滤波的分布式声纳多目标自动跟踪方法。通过随机有限集模型对多目标状态和观察进行表征，结合序贯蒙特卡洛方法中的重要性采样和重采样策略递归地实现多目标后验近似下概率假设密度的传递和滤波。利用分布式声纳观测模拟数据，对不同节点数目下基于SMC-PHD滤波的多目标跟踪进行了仿真实验。仿真实验结果表明：该方法适用于主动分布式声纳系统，能在多杂波环境下对数目未知且时变的多目标进行实时自动跟踪；在4个平台节点的主动分布式声纳系统中，实现了平均相对误差小于5%的水下多目标高精度跟踪，且目标数目估计值与真实值一致。

基于模型参数不确定的欠驱动非对称自主水下航行器全局镇定控制研究

邸青， 周竞烨， 方凯， 姚佳琪， 李家旺

2020, 41(5):  950-957.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.05.014

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针对欠驱动自主水下航行器水平面镇定控制过程中存在的模型参数未知等问题，设计一种基于非对称模型的全局反馈镇定控制算法。基于仅知模型参数上下界值的自适应模型参数观测器获取模型参数估计值；通过全局坐标变换，将镇定控制系统解耦为推进子系统和偏航子系统分别进行设计，消除了非对称作用项引起的耦合影响；引入2阶滤波器，使得偏航角速度在推进子系统状态未收敛至零点状态下始终具有持续激励特征，保证镇定误差收敛至零点附近的一个有界区域。李雅普诺夫稳定性分析证明了该控制算法能够在模型参数未知情况下，以任意初始条件实现镇定控制目标。数值仿真实验结果表明，该控制算法是有效的，且具有较好的控制精度和一定对未知环境干扰的鲁棒性。

基于交战进程的潜艇声感知行为机理方程

张东俊， 黎潇， 米杨

2020, 41(5):  958-966.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.05.015

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潜艇探测能力是在实战对抗中获取作战优势的先决条件。声探测作为潜艇最主要的感知探测手段，与潜艇姿态、敌我相对位置、作战行为和环境有密切关系，静态声探测指标无法满足推演评估需求。从实战过程中潜艇运动行为对声纳实际探测能力的影响关系出发，构建了基于交战进程的潜艇行为运动方程和声纳机理方程复合函数，根据二者之间的关系建立了声感知交战行为机理方程，结合航行试验数据进行了案例验证。研究结果表明，行为机理方程揭示了声纳探测能力随潜艇姿态、空间位置、航速等运动变量变化的随动规律，是构建潜艇作战试验动态仿真推演评估系统的基础模型。

舰艇综合防御鱼雷的作战决策及其关联分析

张磊潇， 胡伟文， 孙慧玲

2020, 41(5):  967-974.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.05.016

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深弹拦截与机动规避综合防御声自导鱼雷是舰艇水下防御作战的一种新样式。对舰艇生存概率与战场态势展开关联分析，可为训练分析、战法研讨乃至作战决策提供精细化的参考。在该作战仿真及策略优化问题的研究过程中，形成了“深弹拦截+背转规避”与“舰艇机动+深弹拦截”两种作战策略。比较不同战场态势下的舰艇生存概率，粗略划分两种作战策略的适用区域，并分析了两种策略的综合防御效果；以梯度分析、弹性分析方法分别给出临界区域的数值计算示例，给出不同战场态势下的作战建议。研究结果表明，在不同战场态势下，舰艇应采取对应的较优作战策略，特别应加强对远距离、正横方向来袭鱼雷的预警探测能力。

粒径对烟幕中团聚体颗粒散射特性的影响分析

周梦得， 李佳玉

2020, 41(5):  975-983.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.05.017

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以烟幕中颗粒团聚现象为背景，针对烟幕中的团聚体的消光性能优化问题进行了研究。基于Cluster-Cluster Aggregation理论建立了随机粒径的团聚体算法程序，用于生成具有不同颗粒半径的团聚体模型；在此模型基础上运用多球T矩阵方法计算分析了烟幕中粒径呈对数正态分布的团聚体散射特性；同时结合具体的物理模型研究分析了粒径的分散程度对团聚体消光因子、散射因子及散射能量分布的影响。结果表明：团聚体中颗粒粒径分散程度的降低会提高烟幕的消光性能；模拟的多组团聚体中，A型团聚体较B型团聚体消光因子提高了30.9%，总体散射能量降低了32.5%；团聚体中尽量避免出现偏离对数正态分布均值的极大粒径颗粒可以有效地提高烟幕团聚体的消光性能。

分数Maxwell黏弹性胶体阻尼缓冲器振荡流模型研究

王之千， 毛保全， 朱锐， 白向华， 韩小平

2020, 41(5):  984-995.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.05.018

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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的振荡流模型较少的问题，提出了一种含准态特性参数用于研究黏弹性胶体阻尼缓冲器振荡流的分数Maxwell模型。根据黏弹性胶体阻尼缓冲器受力时周期往复运动的实际工况，简化黏弹性胶体在阻尼缓冲器阻尼孔和节流间隙中的振荡流动过程，设定振荡流初始和边界条件，采用有限差分法求得了分数Maxwell模型的数值解。通过与牛顿流体模型进行比较，数值模拟了分数Maxwell模型在不同振荡频率下的流速分布及各参数对应力-应变率曲线的影响。数值模拟与实验结果表明：分数Maxwell模型非线性和频率依赖性较牛顿流体模型强；不同参数下，分数Maxwell模型应力-应变率曲线均呈椭圆形，而牛顿流体模型应力-应变率曲线呈直线；随着分数阶指数α、β和准态特性无量纲系数η的增加，分数Maxwell模型的应力-应变率曲线椭圆长轴沿逆时针旋转；所提出的分数Maxwell模型可有效预测黏弹性胶体阻尼缓冲器滞回曲线的形状及变化趋势，且相对于实验结果能量吸收率平均误差为3.60%.

轴编炭/炭复合材料组分材料的微细观热结构特性分析

朱昭君， 强洪夫， 王哲君

2020, 41(5):  996-1006.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.05.019

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为研究轴编炭/炭（C/C）复合材料组分材料的微细观热结构特性，开展了复合材料和组分材料纤维束的微细观形貌表征实验。推导立方体单胞和正六棱柱单胞温度周期性边界条件的表达式，建立了组分材料纤维束的代表性体积单元（RVE）计算模型；以均匀化理论和周期性边界条件为基础，在各向同性材料计算模型上验证了所提预测等效热结构参数方法的正确性；研究轴编C/C复合材料纤维束不同类型RVE模型的热结构特性，与实验数据进行了对比分析。结果表明：利用扫描电镜可以得到轴编C/C复合材料和组分材料纤维束的微细观形貌特征，纤维单丝在纤维束内是随机任意分布的状态；通过提出的预测等效热结构参数方法分析了纤维束不同RVE模型的计算精度，该方法也同样适合于其他复合材料等效热结构性能的计算；纤维束RVE模型等效热结构参数在横向满足各向同性的性质。

45% SiC_p/Al复合材料切削表面对高斯激光吸收规律研究

孔宪俊， 王明海， 王奔， 郑耀辉， 王扬， 杨立军

2020, 41(5):  1007-1015.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.05.020

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为探究45% SiC_p/Al复合材料切削表面状态吸收高斯激光的温度变化规律，根据傅立叶热传导公式及碳化硅颗粒、铝基体的热物性参数，计算得出45% SiC_p/Al复合材料吸收激光后不同相的温度随时间变化规律。利用有限元仿真方法建立激光加热辅助切削45% SiC_p/Al复合材料的温度场有限元预测模型，仿真分析获得激光功率、激光移动速度、激光光斑直径、转速对于激光加热温度场的影响规律，结合切削用量对加热温度的影响规律，建立工件表面切削点处温度的经验公式。基于切削点温度经验公式预测得到的温度场，开展硬质合金刀具和聚晶金刚石刀具的激光加热辅助切削实验研究。通过硬质合金刀具和聚晶金刚石刀具对45% SiC_p/Al复合材料开展激光加热辅助切削实验研究。结果表明：使用硬质合金刀具开展激光加热车削45% SiC_p/Al复合材料得到的复合材料表面铝/硅元素含量比值达到1.187，对半导体激光的吸收率为0.21；而当使用聚晶金刚石刀具进行激光加热车削获得的切削表面铝/硅元素含量比值为1.047，激光吸收率达到0.23.

基于二元决策图的护航编队多阶段任务体系可靠性分析

卞瑞兵， 张扬， 潘正强， 程志君， 白森洋

2020, 41(5):  1016-1024.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.05.021

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护航编队由多艘舰船组成，是一个复杂的装备体系。以护航编队为对象，在多阶段任务系统基础上给出了多阶段任务体系的概念。针对护航编队特点，建立其任务可靠性模型，根据共同失效基本任务对阶段故障树进行化简。采用二元决策图（BDD）算法，对编队任务各阶段可靠事件进行分析，并给出了BDD算法求解任务进行到各阶段时可靠度的流程图和程序实现的伪代码。假设护航编队各系统寿命服从指数分布或威布尔分布，在此条件下对其执行护航任务过程的任务可靠性进行分析评估，验证了所提模型和方法的正确性。

翼伞系统5段归航轨迹优化研究

高峰, 郭锐, 丰志伟, 揭锦亮, 张青斌

2020, 41(5):  1025-1033.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.05.022

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为实现翼伞系统精确空投和方便归航过程下拉操控，需对翼伞归航轨迹分段处理并优化。建立翼伞系统高精度9自由度动力学模型，通过数值分析得到稳态滑翔比以及转弯角速率限值。以耗能最小为目标函数，耗时和转弯半径为输入变量，建立5段归航轨迹优化模型。将5段归航轨迹作为初始条件，利用伪谱法进行轨迹优化，给出归航最优参考路径，并对比分析了5段归航与直接归航过程能量损耗。仿真结果表明，所提出的5段归航轨迹优化策略，具有其控制量函数形式简单、便于应用的优点。

研究简报

基于近红外光谱的梯恩梯凝固点温度检测方法研究

高嘉明， 佘冲冲， 陈军， 李敏， 侯云辉， 陈丽珍， 王建龙

2020, 41(5):  1034-1040.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.05.023

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为实时检测梯恩梯(TNT)生产过程中的凝固点温度，结合化学计量学和光谱学，采用偏最小二乘法建立近红外光谱分析技术，实时检测TNT凝固点温度的定量模型。通过比较1阶导数+标准正态变量变换（SNV）、多元散射校正（MSC）、1阶导数、SNV、1阶导数+MSC、2阶导数6种原始光谱数据优化预处理方法，发现选择光谱建模区间为9 403.8~ 4 597.7 cm^-1、1阶导数（17点平滑）+SNV预处理方法建立的模型最佳，模型相关系数R²=0.991，交互验证标准偏差为0.178. 主成分分析及模型验证结果表明：用最优模型预测不同机台的硝化物凝固点温度，近红外光谱分析预测值与人工测定值偏差最大为0.950 4%； 该模型有较好的稳定性、预测性，能够识别不同类型的样本，在短时间内用近红外光谱分析法可测定凝固点温度。