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    2021年 第42卷 第11期    刊出日期:2021-11-30
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    2021, 42(11):  0. 
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    强约束固体炸药燃烧裂纹网络反应演化模型
    段卓平, 白志玲, 白孟璟, 黄风雷
    2021, 42(11):  2291-2299.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2021.11.001
    摘要 ( )   PDF (3741KB) ( )  
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    为表征受约束装药非冲击点火后的反应演化行为,建立了燃烧裂纹网络反应演化理论模型。该模型量化了反应烈度,通过与实验结果对比验证了模型的适应性。结果表明:壳体约束越强,高温产物气体自增强燃烧越迅速,装药反应越剧烈,壳体破坏时装药反应度越大;装药结构尺寸越大,炸药反应初期高温产物气体流动和表面燃烧导致裂纹增压扩展过程的时间越长,但后期反应越剧烈,壳体破坏时装药反应度越大;点火阈值压力对装药最终的反应烈度影响不明显。炸药燃烧裂纹网络反应演化模型可较好地反映炸药本征燃烧速率、约束强度、装药结构尺寸等对反应演化的影响规律,为弹药在意外刺激下的安全性设计和烈度量化评估提供了理论基础。
    杀伤爆破战斗部起爆方式对地面目标杀伤威力的影响
    张浩宇, 张树凯, 程立, 李元, 温玉全, 张郑伟
    2021, 42(11):  2300-2309.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2021.11.002
    摘要 ( )   PDF (7352KB) ( )  
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    为提高杀伤爆破(简称杀爆)战斗部对地面目标的毁伤威力,利用靶场静爆试验和数值模拟方法开展了序贯起爆网络下的定向战斗部威力研究。基于LS-DYNA有限元程序分析不同起爆方式下杀爆战斗部的破片飞散规律,编写C语言程序获得有效破片落地时的分布密度和能量分布,结合毁伤概率法计算战斗部在落角、落速、落高不同运动参数下的有效毁伤面积。研究结果表明:偏心两线和偏心三线序贯起爆在定向方向的速度增益为20.3%、19.8%,序贯起爆可有效改善破片的飞散角,提高破片的落地动能和密度,进一步提高战斗部毁伤面积;偏心两线序贯起爆时战斗部的毁伤效能最高,有效毁伤面积增益最高可达809.1%;该毁伤面积计算方法可较好地反映出破片密度和动能对毁伤效能的影响,为不同起爆方式下杀爆战斗部的毁伤评估提供参考。
    基于电容与磁复合的装甲目标近程探测方法
    宋承天, 焦永晖, 刘向, 赵宏宇
    2021, 42(11):  2310-2320.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2021.11.003
    摘要 ( )   PDF (6197KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对低伸弹道复杂环境下对坦克反应装甲的精准定距问题,提出基于电容与磁复合的坦克目标探测方法,其中,电容探测进行精确定距,磁探测进行坦克铁磁目标识别,复合体制解决低伸弹道复杂背景环境的干扰问题。理论分析电容探测原理,通过COMSOL仿真对双电极电容探测模型的电极分布进行优化,有效提高了作用精度。理论推导坦克磁场计算式,对坦克目标周围磁场强度特性进行仿真,基于隧道磁阻设计磁探测电路并进行了实验验证;设计基于状态机的电容与磁复合目标探测识别方法,利用多特征量提高了对目标的识别准确性。开展样机实验验证,结果表明,该复合探测方法可实现对坦克目标的准确识别,达到了1 m±0.2 m的定距要求。同时针对对抗四代以上反应装甲探测距离不足的问题,设计单电极自电容探测模型及电路,进行仿真分析,结果表明,探测距离可提高至2 m以上。
    爆炸反应装甲作用场下近炸引信作用距离计算模型
    唐辉, 焦志刚, 赵东志, 赵丽俊, 朱小平
    2021, 42(11):  2321-2326.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2021.11.004
    摘要 ( )   PDF (3036KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为有效毁伤装甲目标,有必要考虑如何尽可能规避爆炸反应装甲作用场。针对爆炸反应装甲和破甲弹结构特性及作用机理,建立一种基于坦克炮低伸弹道的近炸引信作用距离计算模型。根据模型几何关系确定出破甲弹与爆炸反应装甲的极限交会距离,进而推出一级近炸引信作用的合理距离。运用该模型以某型破甲弹为例,推出极限交会距离的理论值以及一级近炸引信作用距离与弹丸速度的关系。爆炸反应装甲威力场试验表明,极限交会距离的安全临界值与其理论计算值基本吻合,由此计算模型推导出的引信作用距离具有较高精度,对工程设计具有一定的指导意义。
    燃料空气炸药二次起爆引信与爆轰云雾动态交会浓度检测方法
    吉童安, 娄文忠, 付胜华, 汪金奎, 刘伟桐
    2021, 42(11):  2327-2332.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2021.11.005
    摘要 ( )   PDF (2901KB) ( )  
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    燃料空气炸药(FAE)抛撒后形成最大能量云雾爆轰的关键,在于二次起爆引信能否在极短的交会时间内完成快速准确的最优云雾爆轰浓度检测。通过试验和仿真工具验证了利用脉冲超声在云雾介质中的回波衰减对云雾浓度快速检测方法的可行性。为保证试验结果的准确和严谨性,高动态交会环境下引信样机检测的流道内云雾浓度无法与预设环境浓度视为等同。采用计算机数值模拟方法,模拟出100 m/s试验工况下引信与云雾交会过程中检测流道内的气体与固体两相流体浓度分布。结果表明,在浓度分别为75 g/m3、150 g/m3、225 g/m3的交会环境中,引信流道的仿真浓度与脉冲超声在流道内的传播衰减率具有一致性,可为提高FAE武器最优起爆提供分析手段。
    杀伤爆破弹弹体异常淬火时弹底大破片形成机理
    彭嘉诚, 蒋建伟, 李响, 李帅孝, 陈永恒
    2021, 42(11):  2333-2343.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2021.11.006
    摘要 ( )   PDF (15605KB) ( )  
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    以某杀伤爆破弹爆炸产生回飞弹底大破片事故为背景,开展弹底大破片产生原因和相关故障分析。利用金相显微镜观察、比较实际回收的弹底大破片和正常弹体的微观组织,测试获得材料性能参数。据此,采用AUTODYN-3D软件数值模拟不同拉伸破坏极限下异常淬火弹体内爆驱动弹底膨胀、断裂过程,得到弹底断裂状态、速度分布及裂纹衍生等。通过异常淬火弹体进行静爆试验,复现了故障状态。结果表明:异常淬火弹体与弹底大破片的微观组织均会出现大量回火索氏体与上贝氏体混合组织,提高了材料塑性和屈服强度;随着弹体拉伸破坏主应力提高,爆炸加载后的弹底由完全断裂形成的数块破片,逐渐过渡为带裂纹、层裂破坏区的弹底大破片,且数值模拟结果与实际回收的弹底大破片形貌、尺寸吻合较好;发生在弹底的断裂模式包括轴向“崩落”、外侧层裂以及径向裂纹的衍生与扩展;异常的淬火过程改变了弹体材料性能,将导致内爆加载下弹底大破片的产生,进而造成回飞事故。
    2,4-二硝基苯甲醚基不敏感熔注炸药动态力学性能
    李东伟, 苗飞超, 张向荣, 熊国松, 周霖, 赵双双
    2021, 42(11):  2344-2349.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2021.11.007
    摘要 ( )   PDF (2651KB) ( )  
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    炸药动态力学性能是影响其安定性的重要因素。为揭示2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)基不敏感熔注炸药的动态力学性能特征,采用分离式霍普金森压杆(SHPB)实验对DNAN基不敏感抗过载熔注炸药的动态力学性能进行研究。通过入射波整形技术,实现了低阻抗、低强度的熔注炸药材料在SHPB实验中的应力平衡和恒应变率加载,得到65 s-1、130 s-1和200 s-1等3种应变率下炸药的应力应变曲线;基于炸药应力应变数据,利用改进的Lesuer标定方法,获得该炸药的Johnson- Cook本构模型参数。结果表明:随着应变率的提高,该炸药失效应力逐渐增加,具有明显的应变率效应;拟合得到的Johnson-Cook动态本构模型能较好地预测该炸药在冲击载荷作用下的力学响应。
    柱形93钨弹体超高速撞击薄钢板穿孔及破片群扩展特征
    马坤, 陈春林, 冯娜, 尹立新, 李名锐, 周刚
    2021, 42(11):  2350-2359.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2021.11.008
    摘要 ( )   PDF (10773KB) ( )  
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    为进一步研究柱形弹体超高速撞击靶板的破片群扩展、弹体侵蚀等问题,开展柱形93钨 弹体超高速撞击薄钢板实验研究。通过量纲分析方法给出柱形弹体穿靶的穿孔直径经验公式;利用高速摄像技术获得靶后破片群运动图像,分析破片群扩展规律以及弹体的侵蚀规律;基于微观组织分析,探索超高速撞击中弹靶材料的熔化问题。结果表明:通过对实验数据的拟合,认为在弹靶材料不变的情况下,靶板穿孔直径、靶后破片群轴向扩展最大速度、横向扩展最大速度近似和弹体直径、靶板厚度、撞击速度相关,而对于弹体侵蚀长度,除上述参数外还与弹体长径比相关;在柱形弹体超高速撞击靶板问题中,靶板背表面产生层裂并在破片群前部形成速度大于剩余弹体速度的“尖端”,可近似由靶板厚度小于弹体直径的0.72倍来确定;当柱形93钨弹体以2~3 km/s速度撞击靶板时,靶后破片群尚未发生大范围熔化,但当破片群、剩余弹体撞击第2层靶板时,受到二次加载作用,撞击区附近将发生大范围的材料熔化。
    金属与碳纤维复合结构发射箱耐高温冲击性能
    彭露玫, 周成康, 张志勇, 刘冬
    2021, 42(11):  2360-2367.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2021.11.009
    摘要 ( )   PDF (4856KB) ( )  
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    为解决发射过程中产生的带颗粒高温燃气对碳纤维复合材料(CFRP)发射箱的冲刷和烧蚀问题,某型号发射箱采取薄壁金属与CFRP复合的结构形式,内层为金属层,外层为CFRP层。使用计算流体力学软件Fluent仿真不同材料、不同厚度金属层与CFRP层复合结构的温度分布;利用有限元分析软件Ansys进行线性温度屈曲分析,研究钢+CFRP复合、铝+CFRP复合两种复合结构以及不同厚度金属层复合的屈曲温度;提出热发射环境金属+CFRP复合结构参数,并与实际热发射试验结果进行对比分析。仿真和试验结果表明:金属+CFRP复合结构发射箱中,金属层厚度过薄,无法适应热发射过程的高温冲击,金属层会发生向内屈曲现象;相同厚度情况下,钢+CFRP复合结构耐热发射温度冲击能力高于铝+CFRP复合结构;相同质量情况下,钢+CFRP复合结构耐热发射温度冲击能力低于铝+CFRP复合结构。
    天文导航中短波红外星表交叉证认与优化
    张耿, 李崇辉, 张超, 杜兴圳, 刘长昊
    2021, 42(11):  2368-2378.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2021.11.010
    摘要 ( )   PDF (7350KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    在短波红外波段进行昼夜连续测星有望实现近地空间全天时天文导航,现有的2 μm巡天计划(2MASS)、大视场红外搜寻探测器等红外星表不仅缺少天文导航所必需的恒星自行等信息,而且恒星分布极不均匀,无法直接应用于天文定位定向。在对当前主要星表特点进行分析的基础上,将2MASS红外星表与可见光Tycho-2星表进行交叉证认,得到包含恒星自行等完整信息的短波红外星表;利用似均匀星表划分法对交叉证认后的星表进行特点规律分析,并通过“角距+星等”加权筛选法对其进行优化,获得平均恒星分布密度0.5颗每平方度、全天区变异系数为0.14的短波红外星表。优化后的星表满足一等天文测量精度要求,恒星分布均匀,可为昼夜连续天文导航提供红外星表基础。
    高聚物粘结炸药冲击起爆统计热点反应速率模型
    白志玲, 段卓平, 黄风雷
    2021, 42(11):  2379-2387.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2021.11.011
    摘要 ( )   PDF (6089KB) ( )  
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    为深入探索非均质固体炸药冲击起爆热点机制,重点关注炸药孔洞尺寸分布及热点点火临界条件,建立高聚物粘结炸药(PBX)冲击起爆统计热点反应速率模型,描述热点形成、形核或消亡、点火后燃烧反应演化直至快速转为爆轰的全过程。奥克托今(HMX)基PBX9501和三氨基三硝基甲苯(TATB)基LX-17炸药冲击起爆过程的数值模拟结果显示,反应流场中波到达时间的计算值与实验值偏差小于3.7%,初步验证了统计热点反应速率模型的合理性,且相比文献[21-24]的统计模型适应性更强。研究结果表明:孔洞尺寸分布对非均质固体炸药冲击起爆感度影响显著;HMX基PBX炸药冲击起爆爆轰成长过程呈加速反应特性,而TATB基PBX炸药表现为稳定反应特性,进一步提高了对HMX/TATB混合基钝感高能炸药冲击起爆机理的认识。
    弹载图像探测器广域协同探测算法
    娄文忠, 苏子龙, 汪金奎, 刘伟桐, 赵飞
    2021, 42(11):  2388-2395.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2021.11.012
    摘要 ( )   PDF (2966KB) ( )  
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    针对弹载图像探测器协同探测的分配方式影响目标信息增益的问题,开展此类探测器广域协同探测算法研究。以获取最多有效毁伤信息为目标,研究了弹载图像探测器散布修正与目标分配问题;建立完整的图像探测器动力学模型和目标等效模型,模拟多探测器的协同探测环境;通过有效信息熵描述图像探测器系统获取毁伤信息的能力,推导毁伤信息熵与系统和目标的相关方程,得到协同探测能力的评价准则;基于Kuhn-Munkres算法和Runge-Kutta算法,提出求解图像探测器最佳修正时机与最优观测目标分配的优化求解方法,并给出算法流程,解决弹载图像探测器协同探测的最优分配问题。结果证明:与图像探测器随机分配方式进行对比,该算法具有更高的信息增益;当图像探测器越过检测目标时,目标信息熵增益同比增长24%。
    不完全量测下基于信息一致性的分布式容积卡尔曼滤波算法
    王宁, 李银伢, 戚国庆, 盛安冬
    2021, 42(11):  2396-2408.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2021.11.013
    摘要 ( )   PDF (5156KB) ( )  
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    针对不完全量测条件下分布式火控系统中的非线性目标跟踪问题,为提高跟踪系统的估计精度并保证各探测单元估计结果的一致性,提出一种基于信息一致性的分布式容积卡尔曼滤波(ICDCKF)算法。针对非线性系统,给出不完全量测下的改进容积卡尔曼滤波。考虑到各探测单元间局部估计信息的相关性,该算法首次将协方差交叉方法应用于非线性一致性滤波算法,提高互协方差未知情形下分布式融合的估计精度。特别地,为确保算法的可行性,给出不完全量测情形下,ICDCKF算法估计结果收敛的条件,并从理论上严格证明在该条件下ICDCKF算法可以保证估计方差的有界性。ICDCKF算法应用于一类光电跟踪网络,与现有CKFI算法、CKF_CI算法、KCF_ Me算法对比分析表明:ICDCKF算法在保证各探测单元估计结果一致性的同时,大幅度提高了跟踪系统的估计精度。
    强电磁场辐照环境诱发金属电极静电放电时延规律
    张建平, 胡小锋, 刘尚合, 魏明
    2021, 42(11):  2409-2417.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2021.11.014
    摘要 ( )   PDF (9695KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对强电磁场诱发静电放电问题,研究金属电极结构静电放电延迟时间,进一步探索强电磁场作用下金属电极静电放电变化规律。从电磁场诱发静电放电通道形成过程和放电机理出发,重点分析了强电磁脉冲辐射下诱发金属静电放电规律。试验结果表明:在强电磁脉冲辐射场作用下,辐射场强增强会使诱发放电的时延缩短;随着金属电极间电压升高,极间场强增大,能够缩短诱发放电延迟时间;随着气压的升高,分子间距缩小,同样能够缩短放电延迟时间。
    作战辅助系统中基于深度学习的投影图像颜色补偿方法
    张凤, 张超, 杨华民, 王发斌
    2021, 42(11):  2418-2423.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2021.11.015
    摘要 ( )   PDF (4304KB) ( )  
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    为了在复杂环境下实现显示系统的快速布置,提高现代战争中野外指挥系统建立的机动性,提出一种基于深度学习的投影图像颜色补偿方法,实现大规模数据在任意复杂颜色平面的可视化显示。该方法利用端到端的深度学习网络,基于一个模型和一个目标函数,规避了深度学习中多模块固有的缺陷;通过增加CompenNet网络层数,增加训练模型中图像特征的提取数量;采用改进的损失函数SSIM+Smooth L1计算图像相似度,增强损失函数的鲁棒性和稳定性,同时加快网络的收敛速度。实验结果显示,改进的CompenNet网络在相同24个数据集上训练迭代1 000次后,生成的图像峰值信噪比平均值提高5.54%,结构相似性平均值提高0.14%,均方根误差平均值降低0.14%,人眼主观感知投影效果也表现得更好。
    基于自适应圆边际的深度人脸识别算法
    才华, 孙俊, 朱瑞昆, 朱新丽, 赵义武
    2021, 42(11):  2424-2432.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2021.11.016
    摘要 ( )   PDF (2878KB) ( )  
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    人脸识别是计算机视觉的一个重要研究方向,其中有效的损失函数在人脸识别中起着至关重要的作用。针对现有损失函数没有考虑边际情况,导致模型收敛有限,且在不均衡样本中泛化能力不强的问题,提出自适应圆边际损失函数方法,对边际自身进行研究。通过对边际进行自适应学习,为不同类别学习独有的边际,产生自适应圆边际。为少量样本学习更大边际,从而对少量样本数据类内压缩更紧凑,使模型泛化能力更强,对5种常见的人脸识别基准Megaface、IJB-C、LFW、LFW BLUFR和YTF进行广泛分析和实验验证。结果表明,该方法在不均衡数据集中对现有方法的精确度整体提高了0.5%,有效提高了模型泛化能力,具有明确的收敛状态。
    基于正交基函数的矢量磁梯度异常探测
    马剑飞, 颜冰, 林春生
    2021, 42(11):  2433-2443.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2021.11.017
    摘要 ( )   PDF (5825KB) ( )  
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    磁异常探测技术是一种快速有效的非接触式感知手段。针对传统的标量正交基函数(OBF)检测器获取的磁场信息有限,而矢量OBF检测器得到的磁场信息受地球磁场晃动影响显著的问题,推导一种兼具丰富磁场信息以及抗晃动性能的矢量磁梯度OBF检测器。证明当测量噪声服从高斯独立同分布时,矢量OBF检测器相较于标量OBF检测器具有更低的检测虚警率,且空间采样长度是影响OBF检测器性能的关键因素。仿真和实测结果表明:矢量磁梯度OBF检测器相对于传统检测器具有更优的检测性能,降低空间采样长度可以明显提升其探测性能;矢量磁梯度OBF检测器在低信噪比条件下可以反演得到磁性目标的磁矢量梯度信号,利用粒子群参数估计算法能估计得到目标的位置参数和磁矩参数。
    基于生成对抗网络的水声目标识别算法
    薛灵芝, 曾向阳, 杨爽
    2021, 42(11):  2444-2452.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2021.11.018
    摘要 ( )   PDF (10199KB) ( )  
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    目标识别是水声探测领域的难题,也是研究热点。在水声目标识别实际应用中,标记样本数量不足是制约识别结果的主要因素之一。针对水声目标噪声数据具有的小样本特点,基于深度学习理论提出一种基于生成对抗网络的识别模型。该模型从生成模型与对抗模型的相互博弈中,学习更多有效的识别特征信息,并与深度自编码网络和深度置信网络模型进行对比。仿真实验结果表明:在样本数量有限的情况下,生成对抗网络模型的识别效果优于深度置信网络与深度自编码网络;3种深度学习模型的识别性能均优于先提取梅尔倒谱系数特征,再用Softmax分类的方法。为进一步测试所建模型的性能,研究了3种深度学习模型在不同信噪比下的鲁棒性,仿真实验结果表明:生成对抗网络模型对噪声具有更强的鲁棒性。
    新型超高分子量聚乙烯膜材料防弹性能及机理
    付杰, 李伟萍, 黄献聪, 刘强, 刘晓林, 马天
    2021, 42(11):  2453-2464.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2021.11.019
    摘要 ( )   PDF (9607KB) ( )  
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    超高分子量聚乙烯(UHMWPE)膜材料是近年来出现的新型防弹材料,具有与UHMWPE防弹无纬布不同的结构形式。采用1.1 g标准模拟破片、51式7.62 mm钢被甲铅芯弹和9 mm巴拉贝鲁姆铜被甲铅芯弹,对两类UHMWPE材料叠层靶片进行射击试验,研究两类材料的分子量、结晶度、力学特征以及防弹效能系数对其弹道极限v50值、比吸能值和凹陷深度方面的影响,对其防弹性能进行理论分析,并结合弹着点形貌,对比研究了两类材料的防弹机理。结果表明:两类材料的分子量、结晶度、拉伸强度以及拉伸模量与其防弹性能呈正相关,较小的断裂伸长率更有利于减小凹陷深度;膜材料的条带结构更有利于材料承载应力、能量传播和能量耗散。因此,UHMWPE膜材料在弹道防护领域将具有很好的应用前景。
    基于板厚补偿的921A钢与Q345钢靶板在截卵形弹体侵彻下的等效方法
    王逸南, 张建伟, 王治, 姚熊亮, 杨娜娜
    2021, 42(11):  2465-2475.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2021.11.020
    摘要 ( )   PDF (6344KB) ( )  
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    对于弹体侵彻舰船靶标试验,由于船用特种钢材较为昂贵,试验成本过高,开展普通船用钢材替代船用特种钢材的等效性研究。为确定不同材料靶板之间的等效关系,基于剩余速度相等原则,采用量纲分析及补偿模型的方法,提出基于补偿模型的材料等效工程化设计公式。该公式中等效板厚与原型板厚之比和等效板屈服强度与原型板屈服强度之比要满足幂指数关系,而幂指数系数要通过实验或仿真方法确定。运用有限元分析软件LS-DYNA对截卵形弹体垂直侵彻921A钢 和Q345钢均质靶板过程进行数值仿真,结果表明计算结果与实验结果吻合较好,验证了数值仿真方法的正确性。通过对数值仿真计算得到的等效板厚拟合,提出两种材料靶板等效板厚与动态屈服强度之间的经验公式,并验证了补偿模型公式的有效性。为舰船靶标侵彻实验的等效靶设计提供了理论依据和数据参考。
    四旋翼无人机前飞模态特性
    叶建川, 王江, 梁熠, 宋韬, 吴则良, 徐超
    2021, 42(11):  2476-2490.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2021.11.021
    摘要 ( )   PDF (7571KB) ( )  
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    为研究四旋翼无人机在前飞模态下的特性,通过机理建模(叶素法)和风洞试验分析多旋翼无人机在前飞时桨叶和机身气动特性,分别得到了桨叶和机身在前飞模态的气动力模型。该气动力模型带入建立的刚体运动学方程中,可得四旋翼无人机在前飞模态下的非线性动力学模型和状态空间模型,并进行了风洞试验验证。结果表明:在前飞时桨叶气动力模型与悬停模型存在较大的区别;四旋翼在前飞模态时存在俯仰/垂向通道的耦合和滚转/偏航通道的耦合。
    具有广义肩关节的上肢康复机器人优化设计
    严浩, 王洪波, 陈鹏, 张雷雷, 李云贵
    2021, 42(11):  2491-2502.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2021.11.022
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    肩关节作为上肢运动的基础,肩关节康复训练范围的大小是决定上肢整体康复效果的重要因素。为帮助上肢残障患者进行康复训练,设计一种具有广义肩关节的康复机器人,该机器人的肩关节具有6个自由度,与人体生理结构上的肩胛带复合结构相协调。现有康复机械臂存在肩关节驱动数量多、工作空间小的问题,为此在给定工作空间条件下对机械臂肩关节转动轴线夹角进行了优化设计。利用指数积公式和Paden-Kahan子问题计算方法分别求解康复机器人盂肱关节的3个转动副运动学正反解,提出一种角度评价指标优化转动轴线夹角的方法。结合MATLAB软件分析机械臂盂肱关节与人体的干涉情况,给出机器人盂肱关节相对于人体的最优安装位姿。求解整个6自由度肩关节康复机器人的运动学正反解,通过实验验证了优化后的机器人盂肱关节结构比传统正交结构在相同安装空间下可达运动空间更大。结果表明,优化后的6自由度肩关节康复机器人,具有在较小安装空间内实现较大活动范围的特点。
    基于改进结构方程模型的陆军武器装备体系作战能力评估模型
    沈丙振, 缪建明, 李晓菲, 贾广威
    2021, 42(11):  2503-2512.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2021.11.023
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    作战能力评估对陆军武器装备体系发展论证和作战运用具有重要意义,其评估模型的构建又是其中最为关键的一项内容。分析基于改进结构方程模型(SEM)的陆军武器装备体系作战能力评估步骤,构建陆军武器装备体系作战能力评估指标体系,并对现有SEM进行改进。通过线性加权和法对多维度体系作战能力评估指标体系进行降维处理,提高SEM的计算效率,实现陆军武器装备体系作战能力的快速计算与综合评估。改进SEM中的聚合指标权重求解分别采用熵权法和层次分析法,将2种权重聚合指标值参与到改进SEM中计算的体系作战能力评估结果,与直接用SEM的体系作战能力评估结果进行对比。仿真实验结果表明,体系作战能力评估结果的变化趋势基本一致,实现了对改进SEM可信度和时效性的验证分析。
    面向任务驱动的海上编队云作战体系动态超网络模型
    聂俊峰, 陈行军, 史红权
    2021, 42(11):  2513-2521.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2021.11.024
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    针对云作战新型作战模式,提出了基于作战任务域、逻辑功能域和资源实体域,以及情报侦察网、主动辅助决策网和火力打击网的海上编队云作战体系分析模型。抽象表征了海上编队云作战体系的功能节点、信息关系以及关联映射规则,建立了面向任务驱动的海上编队云作战体系动态超网络模型。面向超网络要素特征、超网络关联特征和超网络弹性特征构建了海上编队云作战体系动态超网络特征参数空间。通过海上编队防空典型作战任务对模型进行了仿真实现,并基于特征参数对仿真结果进行了对比分析。仿真结果表明,海上编队云作战体系动态超网络具有较好的鲁棒性和网络弹性,云作战体系相比于传统作战体系具有更好的抗毁性和打击效率,该方法能够科学有效地对海上编队云作战体系进行动态建模。
    研究简报
    CG-01高速风洞弹箭模型动稳定性导数实验系统设计
    薛栋, 刘金, 王欢, 尹晋涛, 江春茂, 袁先士
    2021, 42(11):  2522-2530.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2021.11.025
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    为在风洞中真实模拟弹箭飞行运动状态,提高弹箭模型动稳定性导数测量水平,在CG-01高速风洞全新研制了一套动稳定性导数实验系统。该系统包含控制子系统、数据采集子系统、数据处理子系统和中小长细比模型实验装置、大长细比模型俯仰振动实验装置、旋转弹模型实验装置3个不同的实验装置。针对中小长细比模型,采用传统强迫振动方法建立了滚转、偏航和俯仰振动的实验装置;通过尾部强迫振动方式,开发出针对小口径、大长细比模型的俯仰振动实验装置;利用电机驱动弹体旋转,研制出两自由度旋转模型实验装置。整套实验系统经过了标模风洞验证实验,结果表明:中小长细比模型动稳定性导数实验装置在不同马赫数和迎角下测量的结果具有较高的精度;与国内外实验数据和计算流体力学数据进行了对比分析,实验结果处在可接受的误差范围内。大长细比模型和旋转模型动稳定性导数实验装置具有较高的工程应用价值。