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2020年 第41卷 第6期    刊出日期：2020-06-30

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基于波前编码的弹载相控阵探测器凝视高分辨成像

程呈， 高敏， 周晓东， 纪永祥， 宗竹林

2020, 41(6):  1041-1055.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.06.001

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为实现前视高分辨成像，新型精确制导弹药需对其搭载的相控探测器成像算法进行研究。提出一种基于波前编码的凝视高分辨成像算法，结合自适应单脉冲响应曲线（MRC）实现前视高分辨探测。利用波前编码形成探测波束非平面波前，以增加瞬时回波信号中所携带目标区域强散射点的有效信息；同时自适应MRC技术为载弹提供方位向的高分辨测角能力，直接利用回波信号动态优化MRC使测角剖面聚焦，并对影响成像精度的因素进行了分析。仿真实验和外场试验结果表明：非平面波前成像误差最大值为2.4 m左右，实际回波信号进行成像处理时方位向与距离向的误差均小于2.5 m，满足载弹实际需求。

油液体积模量对液压机械全功率换段中目标段建压时间的影响

鲍永， 钟再敏， 杨树军， 张璐

2020, 41(6):  1056-1066.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.06.002

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为了缩短液压机械全功率换段时间，基于全功率换段方法分析油液含气时的体积模量对目标段建压时间的影响。对油液正切体积模量进行理论分析和试验研究，获得油液正切体积模量的变化规律。以某两段等差式液压机械为研究对象，在全功率换段方法基础上，建立功率过渡阶段的目标段建压子过程模型。通过仿真分析与样机试验相结合的方法，得到考虑纯油液体积模量、油液含气时的正割体积模量和正切体积模量下的目标段建压时间。结果表明：当研究液压机械全功率换段的目标段建压时间时，必须考虑油液含气量对建压时间的影响，且应采用油液正切体积模量；油液含气量越大，油液正切体积模量越小，目标段建压时间越长。

行星轮安装孔周向位置误差对行星轮系振动特性的影响研究

王鑫磊, 项昌乐, 李春明, 平思涛

2020, 41(6):  1067-1076.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.06.003

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行星轮安装孔周向位置误差是行星轮系制造加工过程中的一种常见误差，该误差会导致行星轮系轮齿间的啮合线长度和啮合相位发生变化，使行星轮系出现异常振动、噪声和载荷分布不均等问题，加速行星轮系轮齿的失效。针对行星轮安装孔周向位置误差激励机理不明问题，提出一种包含行星轮安装孔周向位置误差的行星轮系动力学建模方法。利用该方法推导行星轮安装孔周向位置误差与行星轮系轮齿啮合线位置、压力角和位置角之间的映射关系，及其对轮齿接触线长度和啮合相位影响特性，获得行星轮安装孔周向位置误差影响下的行星轮系动态响应。仿真结果表明：行星轮安装孔周向位置误差直接导致行星轮系齿轮刚度相位和幅值发生变化，行星轮系均载特性变差，动态传递误差和振动位移变大，且振动位移出现明显的调制线性。通过行星轮安装孔周向位置误差模拟实验验证了所提理论方法和计算结果的正确性。

伞降战斗部毁伤试验落点预测方法研究

韩晋阳, 白春华， 檀盼龙

2020, 41(6):  1077-1084.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.06.004

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针对伞降战斗部空投试验时落点受初始状态和外部环境影响较大的问题，开展了试验落点预测方法研究。建立降落伞-战斗部系统的6自由度动力学模型，基于该模型和战斗部初始摆动角度、试验区域风场以及投放高度等信息对战斗部降落过程进行分析，得出了伞降战斗部落点的准确预测结果。结果表明：所提方法可以指导试验人员调整投放位置，实现战斗部在检测仪器的有效测量区域内落地爆炸，提高试验效率和试验安全性；该方法实现了战斗部落点的准确预测，可以用于指导实际战斗部爆炸试验。

基于计算流体力学与刚体动力学耦合的高速旋转弹丸弹道计算方法

钟阳， 王良明， 吴映锋

2020, 41(6):  1085-1095.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.06.005

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为了模拟高速旋转弹丸真实飞行弹道，基于弹轴运动附加于控制体表面、自转运动附加于壁面边界的思想，采用三维有限体积法，改进型简单低耗散迎风矢通量分裂格式、双时间步和Spalart-Allmaras湍流模型等计算流体力学（CFD）方法，建立具有任意拉格朗日-欧拉形式的流动模型。结合高速旋转弹丸刚体运力学（RBD）弹道方程组，推导出弹丸运动和控制体表面运动耦合的数学模型，提出一种CFD与RBD弹道耦合计算方法，实现了4阶龙格-库塔法中流动方程和弹道方程联立计算。研究结果表明：气动耦合方法和时间步长对弹道耦合计算结果影响较大；所提紧耦合方法在时间步长0.5 ms下M549旋成体弹丸仿真弹道结果与采用气动模型法计算结果基本吻合；旋转稳定二维弹道修正弹仿真弹道具有抬头力矩使弹丸低头的特性，该特性与文献［29］的研究结果一致。

速度时变情况下多飞行器时间协同制导方法研究

李文， 尚腾， 姚寅伟， 赵启伦

2020, 41(6):  1096-1110.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.06.006

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针对无动力飞行器在速度时变情况下的同时攻击问题，提出基于非线性扩张状态观测器的分布式时间协同三维制导方法。定义飞行器的总前置角以推导简化的相对运动方程，并选取飞行器与目标的相对距离和接近速度为协调变量。考虑实际中飞行器速度时变的情况，把速度变化率建模误差及外界干扰作为扰动，弥补了已有方法对速度严格限制为常速的不足。为了估计系统扰动，设计非线性扩张状态观测器，并证明了带扰动估计的一致性控制协议可以保证多飞行器系统攻击时间的有界一致性。基于该控制协议的时间协同制导律由于在飞行器速度方向与视线方向之间始终存有夹角，当时间协同基本达成时切换成前置角有限时间收敛制导律，以保证最终的制导精度和攻击效果，两种制导律采用模糊逻辑规则平滑连接。通过仿真实验验证了所提制导方法的有效性以及优势。

火箭发射场坪排焰道口射流研究

权辉， 谢建， 李良， 张力

2020, 41(6):  1111-1122.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.06.007

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为了研究火箭发射场坪上排焰道口射流流场的弯曲变化规律，基于亚声速直线射流的理论公式，提出一种横风场中亚声速弯曲射流分析方法。推导了非均匀风场作用下亚声速弯曲射流轴线方程，以及弯曲射流半宽、横截面速度、质量流量和轴线速度的近似公式；在恒定风速横风场条件下采用近似公式和计算流体力学（CFD）两种方法计算不可压缩弯曲射流的轴线和速度分布，基于CFD结果对近似公式的参数进行修正，根据近似公式参数变化分析初始半宽和速度比对射流的影响。结果表明：近似公式可以较准确地描述射流现象；初始半宽的变化对射流形状影响较小；速度比的变化对射流形状具有显著影响；所采用的理论方法在分析发射场坪排焰道口射流时具有可行性。

高挥发性液体传质速率机理和实验研究

刘文杰， 白春华， 刘庆明， 姚箭， 王晔

2020, 41(6):  1123-1130.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.06.008

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为研究高挥发性液体传质速率计算方法，建立矩形风道，在风道中制造不同风速空气流，对103.9 mm液面直径的乙醚液面进行气体与液体（简称气液）传质质量损失的实验研究，分析不同温度对气液传质速率的影响。以实验结果为依据，根据麦克斯韦速率分布理论，结合Mackay等 ^［12］提出的低于沸点温度的气液传质速率计算模型进行量纲分析，提出新的温度修正项，对计算模型进行修正。液面实验结果表明：随着温度的降低，气液传质速率减小；随着风速的减小，气液传质速率减小。通过实验值与计算值的对比得到温度修正项系数为0.559，计算方法中给出气液传质速率与温度、风速0.78的次幂呈正比。为验证气液传质速率计算模型的准确性，进行液柱下流气液传质传热实验，使不同直径乙醚液柱通过2.0 m/s空气流，测量实验前后液体温度变化。根据修正后气液传质速率计算模型计算液柱下流过程中气液传质能量传递导致的温度变化情况，与实验结果进行对比。液柱下流实验结果表明：计算结果与实验测量值对比误差小于等于3.81%，修正后气液传质速率计算模型误差较小，计算精度高。

自组织网络区域覆盖协作控制算法

刘大鹍， 陈桂芬， 王义君

2020, 41(6):  1131-1139.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.06.009

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针对自组织网络区域覆盖控制算法覆盖效率低、能量消耗大以及传输可靠性差等问题，在分析自组织网络模型特点基础上，提出基于三角剖分的自组织网络元胞遗传区域覆盖协作控制算法。该算法以节点覆盖区域外部多边形顶点结构为基准，通过三角剖分形式将网络覆盖区域划分为若干子域；基于染色方案将子域顶点处节点定义为扫频节点，根据区域划分后信号频谱的不同确定集群范围；在考虑通信能耗和空闲能耗基础上，采用元胞遗传思想解决自组织网络节点功率控制方式。仿真结果表明，节点数量在100~500之间时，该算法相对于均衡速率区域覆盖算法、最小节点强屏障的分区构造算法、覆盖配置协议算法、多跳Ad Hoc无线网络的节能技术算法，覆盖效率至少提高3%，能量消耗至少减少2 J，平均端到端可靠度至少提高9.5%.

一种区间距离的冲突证据组合方法

吴斌， 衣晓， 李双明

2020, 41(6):  1140-1150.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.06.010

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针对含有冲突证据的多条证据组合结果出现反直观的不足，提出基于不确定区间距离的冲突证据组合方法。通过文献［13，15，17］分析发现，由信度及似真函数构成的区间包含事件本身所有的信息，解决了直接由Mass函数构成证据组合过程中信息缺失的问题。根据不确定区间定义了一种区间距离。通过区间距离生成证据间的距离矩阵以及证据间的权重，利用权重对原有证据进行修正，基于Dempster-Shafer证据理论及第6种比例冲突再分配完成证据组合。算例分析结果表明：新方法在冲突度表征变化上与文献［33］的变化趋势一致，证明了该方法的有效性；在多条冲突证据的组合中，新方法的信度值比现有冲突度量方法明显提高，证明了该方法的正确性。

基于部分传输序列与压缩感知的正交频分复用系统峰值平均功率比降低算法

曹渊， 崔东华， 刘兴辉

2020, 41(6):  1151-1156.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.06.011

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正交频分复用（OFDM）技术广泛应用于无线传输系统，是武器协同数据链的核心技术之一。为了能更好地抑制发送信号的峰值平均功率比(PAPR)而又保证接收端误码率性能，提出一种OFDM中基于改进的部分传输序列与压缩感知技术相结合的混合算法，设计了算法的框架和实现步骤。同时开展发送端削峰处理和接收端恢复操作，最大程度地利用压缩感知技术的恢复框架，增强了PAPR降低幅度。仿真结果显示，该混合算法将部分传输序列与压缩感知技术的优点相结合，PAPR至少降低1dB，取得了较好的PAPR抑制效果。

强电磁脉冲对硅微惯性传感器的损伤效应研究

沈杰， 潘绪超， 方中， 何勇， 陈鸿， 张江南， 史云雷

2020, 41(6):  1157-1164.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.06.012

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为研究强电磁脉冲对单兵外骨骼助力系统上硅微惯性传感器的电磁损伤效应，通过理论计算和试验分析相结合的方法，对硅微惯性传感器的电磁损伤阈值、电磁易损器件和损伤模式开展研究。采用Agrawal传输线理论模型和格林函数法，计算硅微惯性传感器在电磁脉冲环境中由直连线缆耦合并传导至信号传输端口的强电脉冲，并开展信号传输端口的强电脉冲注入试验和传感器损伤模式分析。研究结果表明：硅微惯性传感器的强电脉冲损伤阈值为780 V，电磁易损元器件为前端电容和信号放大器，其主要损伤模式为电容的高电压击穿和放大器的大电流烧毁。

基于轴频电场线谱特征的目标检测及识别

赵文春， 姜润翔, 喻鹏， 张伽伟

2020, 41(6):  1165-1171.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.06.013

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为有效地从海洋环境电场信号中检测出舰船轴频电场信号，在对大量实测数据分析的基础上，提出一种基于轴频电场线谱特征的目标检测与识别方法。对接收信号进行傅里叶变换计算频谱图，并对其进行归一化处理以提高其动态范围；采用浮动门限与固定门限相结合的方法对疑似线谱信号进行检测；采用积分累计的方法对疑似线谱特征进行目标确认，并利用长时间积分特征均值实现对目标信号的识别；通过海上实测数据对方法的有效性进行检验。结果表明，该方法能够有效检测到目标信号，并可实现对目标信号的识别分类。

模拟舰船磁场的两轴磁体设计研究

陈浩， 潘逊， 肖大为

2020, 41(6):  1172-1178.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.06.014

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为提升磁体模拟舰船磁场的相似性、提高舰船磁场模拟的效率，提出一种两轴磁体的设计方法。在同一个磁芯上同时绕制两种形式的线圈，并分别通入独立的电流，用以产生两个相互独立的垂直方向磁场，同时模拟舰船磁场的多个分量，从而模拟整个舰船磁场。按照现有约束条件确定两轴磁体的材料、尺寸、线圈绕组圈数等设计参数，并按10∶1的比例制作缩比磁体模型，对磁体模型的磁场进行实验室测量。测量结果表明，采用基于双绕组、单磁芯的两轴磁体可有效模拟舰船磁场的多方向特征。

基于扭摆的中低频响应谱修正方法研究

惠安民， 闫明， 冯麟涵， 杨宁

2020, 41(6):  1179-1187.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.06.015

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冲击响应谱广泛应用于舰艇及其舰载设备抗冲击的设计工作中。由于趋势项误差的存在使得冲击谱中低频区出现失真现象，为此通过理论分析解释了趋势项误差对冲击谱中低频区域测量失真的作用机理，得到了零飘现象中放大倍率与系统频率和系统响应间的关系。从原理上分析阐述数学修正方法的优劣，结合现有修正仪器提出扭摆模型修正方法，建立该扭摆模型振动方程并应用Ritz-Galerkin方法推导近似周期解与主共振频率方程。进行了扭摆与传统弹簧振子在相同冲击环境下冲击响应试验，结果表明，在低频扭摆冲击响应摆角小于20.06°范围内，扭摆与弹簧振子具有良好的线性关系。对比数学修正方法、传统弹簧振子修正方法以及扭摆修正方法发现，扭摆修正方法对冲击谱中低频段的修正结果可信度较高。

由2自由度并联髋关节构成的脊柱式四足步行机器人步态规划和稳定性分析

桑董辉， 陈原， 高军

2020, 41(6):  1188-1200.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.06.016

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针对四足机器人研究中的承载能力低、行走平稳性差问题，设计了一种由2自由度并联髋关节构成的脊柱式四足步行机器人。采用解析几何法和坐标变换法对机器人站立腿和摆动腿进行运动学建模，根据足端位置逆解求得了髋关节变量，进而提出一种无膝关节四足机器人的直行步态、定点转向步态和爬楼梯步态规划方法。基于运动学模型和步态规划方法，通过数值仿真分别得到步态周期内瞬时稳定裕度数据和重心高度变化数据，结果表明四足机器人有较好的稳定性。机器人步态试验验证了该步态规划方法的合理性和有效性。

基于人体运动能力的下肢外骨骼支撑相阻抗自调整控制方法研究

陈建华， 李烨， 王琦， 穆希辉

2020, 41(6):  1201-1209.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.06.017

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针对支撑相期间下肢助力外骨骼机器人阻抗控制拟人性、柔顺性不足的问题，开展基于人体运动能力的下肢外骨骼支撑相阻抗自调整控制方法研究。通过下肢刚度特性试验测定支撑相不同阶段人体的刚度特性，分析了外骨骼阻抗与驱动器阻抗之间的非线性变化规律；设计了一种基于人体运动能力的外骨骼支撑相阻抗自调整控制系统，通过重力补偿和系统摩擦力辨识确保阻抗自调整的准确实施，并进行了仿真与试验验证。结果表明：阻抗自调整控制方法能够确保外骨骼较好地跟随预设位移曲线，满足支撑相外骨骼不同阶段的柔顺需求；所得成果可为改善外骨骼行走人机耦合性、研究完整行走步态外骨骼柔顺控制提供支撑。

石墨烯对7050高强铝合金微弧氧化陶瓷膜层组织性能的影响

宗玙， 宋仁国， 花天顺， 蔡思伟

2020, 41(6):  1210-1218.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.06.018

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为解决7050高强铝合金在海洋环境中的腐蚀、磨损问题，设计了涂层结构以延长其使用寿命。采用微弧氧化（MAO）技术，以硅酸盐为主要电解液成分，通过加入不同浓度的石墨烯添加剂，在7050高强铝合金表面制备含石墨烯的陶瓷膜层。利用扫描电镜（SEM）、体视显微镜、X射线衍射仪（XRD）、X射线光电子能谱仪（XPS）、涂层附着力自动划痕仪以及电化学工作站，研究含石墨烯的MAO陶瓷膜层形貌、粗糙度、相组成和元素分布、结合力以及耐蚀性。结果表明：石墨烯添加剂的加入使得陶瓷膜层表面微孔尺寸降低、结构致密，且主要是由α-Al₂O₃、γ-Al₂O₃组成；当石墨烯添加剂浓度为10 g/L时，MAO陶瓷膜层粗糙度最低，为857.835 nm，且结合力最好，达到46 N；膜 层的腐蚀电位最大，腐蚀电流最小，耐腐蚀性最好。

静压支撑-超声振动单点增量成形件几何误差试验研究

柏朗， 李言， 杨明顺， 李玉玺， 林允博， 赵仁峰

2020, 41(6):  1219-1226.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.06.019

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在单点增量成形过程中，板料的悬空特性和制件的回弹效应使成形过程易发生失稳，制件易产生起皱和破裂等缺陷。为解决制件的悬空区失稳和回弹问题，将静压支撑和超声振动引入单点增量成形技术中进行辅助成形。以典型圆锥台为研究对象，针对制件在轴向和法向几何误差的产生机理，设计相应的静压支撑系统和超声振动系统，通过试验研究静压支撑和超声振动对工件轴向误差和形面法向误差的影响规律。结果表明：静压支撑能够降低工件轴向误差41.98%；超声振动可以降低形面法向误差84.21%.

加速度计贮存试验及寿命评估方法研究

赵晓东， 穆希辉

2020, 41(6):  1227-1235.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.06.020

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针对长期贮存后加速度计寿命难以评估的问题，提出一种综合利用加速试验数据与自然贮存试验数据的评估方法。采用极小卡方估计和拟合优度检验，处理加速度计的自然贮存数据，得到其可能服从的4种寿命分布函数，确定加速度计寿命分布形式为威布尔分布和Ⅰ型极大值分布；基于加速度计的先验信息，设计并开展加速度计的步进加速寿命试验，获得加速度计的加速失效数据；在威布尔分布和I型极大值分布假设下，依据加速失效数据估计加速度计寿命分布模型参数，采取加速因子变异系数的方法，选定Ⅰ型极大值分布为加速度计的寿命分布函数，得出常规应力水平下可靠度0.90和0.95的寿命分别为14.917 6 a和10.052 4 a. 通过对比标准贮存环境中和寿命分布模型中加速度计的失效比率，验证了综合利用两种试验数据评估加速度计寿命方法的有效性。

基于前景理论的空战目标威胁评估

奚之飞， 徐安， 寇英信， 李战武， 杨爱武

2020, 41(6):  1236-1248.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.06.021

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空战目标威胁评估是目标分配与火力分配的基础。针对目标威胁评估研究存在确定指标权重时未考虑指标间的相关性，采用单一灰色关联分析（GRA）方法和逼近理想点（TOPSIS）方法不能准确反映目标威胁大小，以及未考虑飞行员决策时面临损失和收益时的不同态度等问题，在综合GRA和TOPSIS的基础上，提出一种基于前景GRA-TOPSIS的空战目标威胁评估模型。提出灰色关联深度的概念，结合极大熵确定指标权重；利用指标之间的灰色关联度变权方法对指标权重进行修正，避免指标之间的相关性影响；利用GRA方法分析目标指标序列的曲线形状相似性，结合TOPSIS方法分析位置的相似性，基于前景理论，将飞行员面临收益以损失的态度融合到目标威胁评估中，得到能够体现飞行员特质的目标威胁评估结果。通过仿真验证了所提方法的有效性以及合理性。