当期目录

2023年 第44卷 第10期    刊出日期：2023-10-30

上一期    下一期

整期电子版

整期电子版

2023, 44(10):  0. 

摘要 ( )   PDF (179747KB) ( )  

相关文章 | 计量指标

目录

目录

2023, 44(10):  0. 

摘要 ( )   PDF (1037KB) ( )  

相关文章 | 计量指标

典型防爆装备对TNT爆炸冲击波的防护性能

杨磊, 刘瀚, 黄广炎, 田相鹏

2023, 44(10):  2871-2884.  doi:10.12382/bgxb.2023.0281

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (7565KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

爆炸冲击波是炸药爆炸时产生的强间断载荷,是引起人体颅脑、肺部等含气器官组织直接损伤的主导危害。基于Q235钢钢材和复合材料+液体两种典型材质的防爆装备,开展多种TNT药量的静爆试验和数值计算,研究空爆(FAB)、钢制防爆罐(SEP)和柔性防爆罐(FEP)3种不同防护条件下冲击波传播衰减规律,分析SEP和FEP两种典型防爆装备的响应过程与防护机理,获得典型装备冲击波超压峰值削弱防护的经验模型。研究结果表明:SEP和FEP可以大幅度削弱内爆炸冲击波载荷,相较于同位置处的FAB,SEP可削弱冲击波超压峰值55.4%~66.3%,FEP可削弱超压峰值57.2%~77.7%,且过当量爆炸时FEP的冲击波防护能力明显高于SEP;分析SEP和FEP的主要防护机理均为绕射遮蔽作用,但FEP的顶盖显著增加了冲击波与结构作用时间,通过水的动量提取效应和不同波阻抗界面反射削弱逃逸冲击波强度,而SEP中的冲击波仅通过刚性材料反射消耗后迅速绕射逃逸;建立了SEP、FEP冲击波峰值超压削弱经验模型,与试验结果相比SEP、FEP削弱模型平均误差分别为2.4%和10.2%;得到的典型装备冲击波削弱规律及防护经验模型为防爆罐装备设计提供了参考。

基于作战交互网络的体系作战能力计算

陈文钰, 李为民, 张涛, 邵雷, 徐海洋, 王希

2023, 44(10):  2885-2896.  doi:10.12382/bgxb.2022.1039

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (4618KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为解决现有的作战网络模型难以体现作战双方交互动态、节点删除策略脱离作战实际、体系能力量化过度依赖杀伤链数量等问题,提出一种基于交互对抗网络模型的体系作战能力计算分析方法。建立红蓝双方交互网络模型,将双方作战节点都纳入网络模型,通过可达性节点删除策略实现双方节点更新;引入杀伤链能力及体系杀伤链能力等概念,并以毁伤规模量化体系作战能力;考虑到不等概率网络2端连通度计算时的复杂度,采用蒙特卡洛仿真法求解体系杀伤链能力。仿真实验分析了影响体系作战能力的关键变量,并和其他方法进行了对比分析。研究结果表明,指控节点功能能力提升是作战体系的核心关键,对己方体系作战毁伤能力的非线性提升、敌方体系的非线性压制具有重要作用,仿真对比实验验证了所提方法的优越性。

氧化锌改性芳纶织物的抗弹道冲击性能的数值模拟

许尧杰, 刘瀚, 张宏, 黄广炎

2023, 44(10):  2897-2905.  doi:10.12382/bgxb.2022.1297

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (8091KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

芳纶织物由于其低密度、高模量、高强度特性被广泛应用于人体防弹领域,为提高芳纶织物的抗弹性能,通过纳米氧化锌颗粒种植生长对芳纶织物进行改性,开展电镜观察、准静态拉伸试验、纱线拉拔试验、弹道冲击试验和数值模拟工作,得到了氧化锌改性织物的力学性能和弹道性能。研究结果表明:氧化锌颗粒的种植增加了纤维之间的结构互锁与表面粗糙度,氧化锌改性织物的纱线间摩擦系数较纯织物提高了282%,弹道极限速度较纯织物提高了54.5%,且吸能与比吸能性能显著优于纯织物;通过细观纱线模型对织物的弹道冲击过程进行模拟,仿真结果与弹道试验结果具有良好的一致性,进一步说明了纱线间摩擦系数和拉伸强度的提升可以作为提高织物的抗弹道冲击性能的有效手段,为氧化锌改性织物在柔性防弹领域的应用提供了理论依据。

活塞式供粉装置中进气流量对粉末流化输送特性的影响

任冠龙, 孙海俊, 徐义华

2023, 44(10):  2906-2919.  doi:10.12382/bgxb.2022.0582

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (8712KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对粉末发动机中活塞式燃料供给系统,设计一种内置进气通道式供粉装置。基于欧拉-欧拉双流体模型,在气体-粉末-运动壁面多个物理耦合作用下,开展进气流量对粉末流化和输送特性的数值仿真研究。研究结果表明:气固分界面主要在进气口上部波动;随进气流量的增加,气相作用范围和粉末层(粉末体积分数ε_p=0.1)面积增大,不同进气流量下的拟颗粒温度峰值主要存在两相喉道附近,锥形收敛段头部位置和两相喉道处的气固两相速度随进气流量增大而增大,粉末面平均体积分数随进气流量增大而降低;当流量比为0.10%时,出口处的粉末在输送后期会发生突喷现象,且粉末储箱内压力出现明显的跃升和骤降,当流量比为0.33%时,出口粉末流量波动和粉末储箱内压力波动相对稳定,当流量比为0.56%~1.25%时,出口粉末流量和粉末储箱内压力分别表现出相似的波动规律,但波动幅度较大。研究结果为发展高效的粉末输送装置提供了理论参考。

基于多模态Transformer的机电作动器剩余寿命预测

陈子涵

2023, 44(10):  2920-2931.  doi:10.12382/bgxb.2022.0581

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (5702KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

机电作动器在航空航天装备中扮演着重要角色。针对机电作动器剩余寿命预测问题,提出一种基于多模态Transformer模型的机电作动器寿命预测方法。该方法直接使用多通道传感器数据作为输入,综合考虑多模态数据信息,并且不需要人工特征提取等预处理步骤。多模态Transformer模型利用多头自注意力机制从不同的表示子空间中自适应学习全局特征,能够避免传统深度学习方法难以学习全局特征的缺点。利用多模态Transformer的编码器部分并行提取多模态传感器时间序列中不同传感器的特征,并实时直接预测剩余使用寿命。采用由编码器和解码器组成的完整多模态Transformer模型预测机电作动器的关键性能参数,可同时更直观地预测关键寿命参数的退化过程。使用机电作动器全寿命试验数据验证该方法用于寿命预测的有效性。试验结果表明,所提方法能够准确地直接预测剩余寿命,同时预测关键性能参数的寿命退化过程。

低温/常温养护下混凝土的本构模型和抗爆试验

宁建国, 杨帅, 李玉辉, 许香照

2023, 44(10):  2932-2943.  doi:10.12382/bgxb.2022.1019

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (10216KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

混凝土材料的力学性能与养护环境紧密相关,受施工环境的限制,部分混凝土构件需要在高海拔、高寒等低温环境下浇筑成型。为研究低温/常温养护下混凝土的力学性能和抗爆能力,开展多组低温/常温养护下混凝土材料的单轴抗压测试试验。结合单轴抗压测试试验结果引入与养护时间相关的损伤演化函数,修正塑性流动因子,并建立低温/常温养护下混凝土的本构模型。通过混凝土的爆炸冲击试验对比常温养护和低温养护下混凝土的抗爆性能。研究结果表明:低温养护下混凝土材料的抗压强度约为常温养护下的34.6%~56.8%,且混凝土的抗压强度与养护时间呈正相关关系,与试件内部含水率呈负相关关系;新建立的混凝土本构模型可以对低温/常温养护下混凝土的力学性能进行有效预测;低温养护成型后混凝土的抗爆性能有所降低,但仍具有明显的抗爆能力。

基于支持向量回归模型的弹用冲压发动机性能预测及优化

张宁, 史金光, 王中原, 赵新新

2023, 44(10):  2944-2953.  doi:10.12382/bgxb.2022.0493

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (3499KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为提高弹用固体燃料冲压发动机的工作性能和优化设计效率,提出一种与弹内有限空间适配的发动机性能预测及优化方法。采用带转捩的剪切应力输运和涡概念耗散方程,建立其内弹道计算模型,获得流场结构与性能参数;在此基础上,基于支持向量回归方法构建了发动机性能参数的预测模型,并结合改进非支配排序遗传算法对发动机结构进行优化。研究结果表明:新建立的内弹道计算模型,可较好地模拟发动机内燃烧与流动过程;构建的预测模型可靠性较高,与高可信度模型相比,最大相对误差小于3%;发动机结构优化后,燃烧室缩短了13.88%,补燃室增长了13.50%,燃烧效率、推力和比冲分别提高12.02%、24.22%、20.28%。

基于迁移元学习的调制识别算法

庞伊琼, 许华, 张悦, 朱华丽, 彭翔

2023, 44(10):  2954-2963.  doi:10.12382/bgxb.2022.0583

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (3606KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对基于深度学习的调制识别算法在仅有几个带标签信号样本时无法训练的问题,通过模型无关元学习算法提高网络的泛化性能,以使网络对仅有几个训练样本的待测信号实现准确识别。同时对深度神经网络进行预训练以降低元学习阶段网络的训练难度,并根据迁移学习思想,通过引入可学习的缩放偏移参数来迁移预训练所得网络参数,减少学习新类信号所需训练的网络参数量,当面对新类信号的识别任务时通过少量信号样本微调网络就能实现准确识别。实验结果表明,算法在新类信号训练样本仅有5个时最高可实现93.5%的识别准确率。

基于迁移学习的供药装置故障诊断方法

黄文宽, 钱林方, 尹强, 刘太素

2023, 44(10):  2964-2974.  doi:10.12382/bgxb.2022.0767

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (5886KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对多工况下的模块发射药供药装置故障诊断问题,提出一种基于迁移学习和奇异值分解的故障诊断方法。通过奇异值分解对模块药的位移速度数据进行降维和降噪预处理,并提取特征;采用基于TrAdaBoost算法框架的迁移学习方法,综合有限的试验数据和大量的仿真数据,提取有效故障信息,构建多个基故障分类器,并最终集成一个高质量故障分类器。研究结果表明,该方法对多样工况下的故障数据有很好的适应性,在试验数据量较少的情况下,相对于传统机器学习方法可以获得更好的故障识别准确率。

基于卷积神经网络与长短期记忆神经网络的弹丸轨迹预测

郑志伟, 管雪元, 傅健, 马训穷, 尹上

2023, 44(10):  2975-2983.  doi:10.12382/bgxb.2022.0511

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (2881KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对弹丸非线性轨迹预测问题,提出一种基于卷积神经网络(CNN)与长短期记忆(LSTM)神经网络的混合轨迹预测模型。通过建立6自由度弹丸运动模型,并使用4阶龙格库塔法外弹道仿真,得到大量轨迹数据样本;提出CNN-LSTM神经网络的混合轨迹预测模型,并利用滑动窗口法和差分法构造输入输出的轨迹数据对,将预测问题转化为有监督的学习问题;将所提模型与LSTM神经网络模型、门控循环单元(GRU)神经网络模型和反向传播(BP)神经网络模型在同一数据集下进行仿真实验。研究结果表明,CNN-LSTM神经网络模型预测3s后的平均累积预测误差在x轴方向约为14.83m,y轴方向约为20.77m,z轴方向约为0.75m,且轨迹预测精度优于单一模型,为弹丸轨迹预测研究提供了一定的参考。

尾部形状对超空泡射弹尾拍运动影响的数值研究

刘如石, 郭则庆, 张辉

2023, 44(10):  2984-2994.  doi:10.12382/bgxb.2022.0689

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (7061KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

尾拍运动是超空泡射弹保持水中稳定运动的主要方式。为研究尾部形状对超空泡射弹尾拍运动特性的影响,基于有限体积法和Mixture多相流模型,结合动网格技术构建三维自由尾拍运动仿真模型,比较圆柱弹、尾锥弹、尾翼弹和尾裙弹的尾拍运动特性,分析了在不同初始扰动角速度情况下射弹的固有运动状态特性。研究结果表明:射弹尾拍时,尾部形状会影响尾部沾湿面和尾部沾湿产生的空泡,尾部沾湿表面面积越大或沾湿表面与射弹航行速度方向夹角越大,同攻角下射弹所受的力矩越大,尾拍频率越高,速度衰减越快,在不失稳的情况下,射弹的速度衰减快慢为尾裙弹>圆柱弹>尾锥弹>尾翼弹;4种射弹都存在与射弹的几何形状有关,而与初始扰动角速度无关的固有尾拍运动状态,此状态下射弹尾拍角速度振荡峰值随速度的衰减正比例减小。

激光清洗中振镜扫描速度对7075铝合金表面质量和摩擦特性的影响

王蔚, 沈杰, 刘伟军, 邢飞, 张凯, 李强, 于兴福

2023, 44(10):  2995-3005.  doi:10.12382/bgxb.2022.0437

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (16698KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

采用脉冲激光对7075铝合金表面原始氧化膜进行了激光清洗实验,探究振镜扫描速度对7075铝合金清洗表面形貌、氧含量和物相组成的影响规律,通过激光共聚焦显微镜和摩擦磨损试验机研究了7075铝合金的表面粗糙度和耐磨性能。研究结果表明:随着振镜扫描速度从2500mm/s 增加至4500mm/s,清洗表面氧含量和粗糙度均呈现先减小、后增大的趋势,当扫描速度为3500mm/s时,表面氧含量和粗糙度均达到最低,分别为1.45%和0.344μm,当扫描速度为2500mm/s时,清洗表面会出现严重的熔融现象,光斑凹坑以及波纹状凸起使得清洗表面粗糙度增大,当扫描速度小于等于3000mm/s时,清洗表面会发生热氧化,生成了主要由Al₂O₃组成的新的氧化膜;激光清洗后,粗糙度较小的熔融层可提高清洗表面减摩耐磨性;在10N的摩擦载荷下,严重熔融的清洗表面在摩擦过程中会发生疲劳剥落;清洗表面磨损机制主要以磨粒磨损和剥层磨损为主。

面向无人集群目标分配的层次化信息传播方法

沈宇婷, 孟新, 高跃清

2023, 44(10):  3006-3025.  doi:10.12382/bgxb.2022.0515

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (17482KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

实用化集群智能构建应明确个体/群体协同协作基础性关联,形成可扩展模型与方法。当前差异化场景下模型方法难以互通共融,亟待破解共性基础,实现行为一致性与互动性统一。面向集群目标分配的层次化信息传播方法,基于复杂网络信息传播、社团结构等理论,对决策与通信解耦,构建双层耦合系统模型基础,提出基本的UAU-FO*层次化状态控制方法。面向中观尺度动态群落信息交互控制,构建基于UAU-FO*的层次化信息传播方法,形成个体目标拣选与群体协作涌现间可扩展关联,实现目标信息的集群决策传播效应和自主聚合解聚。仿真结果表明,决策与通信解耦后,通过独立信息感知融合、层间控制、群组调控策略,可实现对目标的群组行为涌现,并验证了弱通联条件下该方法具备较好鲁棒性、持续作业稳定性和系统健壮性。

3-PRPS/RRR踝关节康复机器人运动机理研究与试验

李辉, 宁峰平, 郭辉, 李瑞琴

2023, 44(10):  3026-3037.  doi:10.12382/bgxb.2022.0430

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (8573KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为设计一种结构合理、适宜患者使用的踝关节康复机构,针对踝关节运动特点,提出一种3-PRPS/RRR并联机器人。采用旋量理论描述机器人的数学模型,推导得出该机器人具有3转动自由度;使用闭环矢量法得到机器人的位置逆解方程,利用粒子群优化算法计算机器人的位置正解;设定一组机器人的设计参数,建立由初值不断迭代的数值算法得到机器人的工作空间;推导机器人的雅克比矩阵,计算机器人在其工作空间内的奇异位形;通过生物力学软件建立人体骨肌系统,仿真得到使用该机器人进行踝关节康复训练时踝关节处肌肉的激活程度;搭建试验样机进行试验,验证机器人位置正/逆解、工作空间和奇异位形。研究结果表明:CAD模型和理论计算结果一致,结合试验验证了机器人位置正/逆解的正确性;试验样机的工作空间能够满足踝关节康复训练所需的运动范围,且机器人在其工作空间内不存在奇异位形;使用该机器人进行康复训练时能够有效地激活肌肉,达到康复训练的目的。

等离子体环境下高超声速飞行器的流-固耦合机制

王琛, 田振国, 沈振兴

2023, 44(10):  3038-3046.  doi:10.12382/bgxb.2022.0477

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (5185KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

高超声速飞行器在高温空气中穿行时处于等离子体环境中,相较于热完全气体有较大不同。考虑等离子体真实气体效应才能更好地计算飞行器与周围流体的流体与固体(简称流固)耦合作用。基于等离子体化学非平衡流体动力学方程组,结合流固耦合方程建立流固耦合模型。以RAM-C飞行器为算例计算并验证该模型,分析飞行器的流固耦合作用机制。计算结果表明:等离子体相较于热完全气体,气动压力增大,气动黏性力增大,最大气动黏性力位置发生迁移;等离子体气动荷载的作用位置利于钝体承受,最大流固耦合应力相较于热完全气体更小;高速飞行器前端主要承受原子气体的流固耦合作用,电子和离子对飞行器的流固耦合作用十分微小,在中部及后部分子气体对飞行器的作用更加明显。

不规则凸区域的水面舰艇最短搜潜航路自动规划

周寅飞, 张立华, 贾帅东, 戴泽源, 刘翔

2023, 44(10):  3047-3055.  doi:10.12382/bgxb.2022.0443

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (4952KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对已有水面舰艇区域搜潜航路规划主要围绕规则矩形区域进行而没有考虑不规则区域复杂情形的现状,对不规则凸区域的水面舰艇最短搜潜航路自动规划进行了研究。推导搜潜航路总长度与转向次数的线性关系公式,并在此基础上构建最短搜潜航路的长度计算模型;挖掘最优搜潜航向与不规则凸区域边界的内在关联规律,设计最优搜潜航向求解算法;基于前面推求的转向次数最少和搜潜航向最优原理,提出一种能为不规则凸区域自动规划出总航程最短的搜潜航路实现方法。实验结果表明:该方法能为水面舰艇在不规则凸区域搜潜求取最优搜潜航向,并在此基础上自动规划得到最短搜潜航路。

基于等效传热和动态热流分配的限滑离合器温度场研究

金嘉玺, 杨树军, 彭增雄, 陈俏儿, 李学良, 潘辉, 连壮

2023, 44(10):  3056-3066.  doi:10.12382/bgxb.2022.0531

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (5173KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对限滑离合器多工况宽时长滑摩状态流、固传热及实际热流输入对温度场的非线性影响,考虑恒定热流分配模型无法满足接触界面温度连续的局限,提出以摩擦副间隙油膜等效假设计算等效对流传热系数的新方法。建立动态热流分配过程中限滑离合器全润滑状态温度场预测模型,搭建滑摩试验台并开展了6组不同润滑油温、相对转速差试验测试。研究结果表明:所建立模型有效降低了温度计算偏差,预测最大误差为7.6%,为非稳态连续滑摩离合器温度场研究提供了理论依据;将离合器温升分为快速增加阶段A和平稳变化阶段B,随着相对转速差提升,对偶钢片在阶段A输入热流降低值、对流传热等效功率递增值变化明显,平均温升速率随总滑摩热流密度增加而加快,并在阶段B热流输入与传热输出达到了稳态并趋于平衡。

鸭舵式双旋弹非线性角运动及其分岔特性

赵新新, 史金光, 王中原, 张宁

2023, 44(10):  3067-3078.  doi:10.12382/bgxb.2022.0426

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (1921KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对鸭舵式双旋弹在飞行过程中可能出现大攻角情况,使原基于小攻角假设获得的稳定性判据等结论难以对这种状况下弹丸的飞行稳定性进行准确判断,为此对该类炮弹的非线性角运动及其分岔特性展开研究。在非滚转系中建立鸭舵式双旋弹改进的6自由度弹道方程,并在考虑几何非线性和气动非线性条件下,推导精确的广义复攻角运动方程及其状态空间模型;应用霍尔维茨方法提出该类炮弹大攻角飞行时的动态稳定性判据,并通过数值仿真计算分析不同因素对系统分岔特性和极限环半径的影响。研究结果表明:升力和马格努斯力矩的非线性项以及飞行速度是影响系统分岔特性的主要因素;舵片控制力和力矩以及空气密度的增大均容易使极限环半径减小;有控飞行时极限环半径可能进一步减小,但其受前体滚转角控制方位的影响不大,即前体滚转角控制方位改变对飞行稳定性影响较小。

基于电子安全系统的巡飞弹引信多态安全逻辑控制方法设计及验证

张传昊, 李豪杰, 宫雪峰, 陈志鹏, 于航

2023, 44(10):  3079-3090.  doi:10.12382/bgxb.2022.0522

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (6542KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为适应巡飞弹群集群作战时安全状态的转换,针对可靠实现保险恢复及再解保的安全控制需求,提出并设计了基于电子安全系统的巡飞弹引信多态安全逻辑控制方法。根据电子安全系统的结构,确定电子安全系统两个现场可编程门阵列(FPGA)之间的输入输出关系及多态安全逻辑控制流程。基于设定的解保逻辑,分析并计算引信安全系统在发射前的意外失效率,其满足引信安全性准则要求。设计FPGA内部运行的状态机来控制巡飞弹引信状态的转换,通过仿真与试验验证在环境信号正常出现时各级保险可正常解除,当环境信号错误出现以及恢复保险等情况下各解保信号与状态也可以按照设定转变。研究结果表明,安全系统可按照预定逻辑实现安全状态控制,满足巡飞弹的作战需求。

舰船柴油机微通道内燃油空化现象的模型对比

李子铭, 刘振明, 刘景斌, 陈萍

2023, 44(10):  3091-3100.  doi:10.12382/bgxb.2022.0498

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (4516KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

喷油器是舰船柴油机的关键部件,喷油器喷孔、控制腔进出油孔直径一般在 0.2~0.5mm 之间,属于典型的微通道结构。高压喷射时通道内发生的空化现象,严重影响柴油机的可靠性。湍流和空化模型的选择是使用数值计算方法研究上述空化问题的关键。基于Winklhofer微通道燃油试验,使用代表性较强的3种湍流模型和2种空化模型构建微通道模型,将仿真与试验结果对比分析。研究结果表明:重整化群(RNG) k-ε+Zwart-Gerber-Belamri(ZGB)模型、RNG k-ε+Schnerr-Sauer(SS)模型这两种组合所得的压力梯度值与试验数据相近,误差在7%以下;不同模型组合计算得到的空化分布存在差异;在19~85bar压差范围内,Realizable k-ε+ZGB模型、RNG k-ε+ZGB模型所得出口质量流量与试验数据的变化趋势吻合,且误差不到4%;截面流速计算方面,RNG k-ε+SS模型的计算误差最小,误差处于10%以下。

基于高斯模型和RMSD-DS的火炮反后坐装置故障诊断方法

魏剑峰, 张发平, 卢继平, 杨向飞, 杨鹏楷

2023, 44(10):  3101-3114.  doi:10.12382/bgxb.2022.0635

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (6386KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对变工况作战环境下火炮反后坐装置状态信号的模糊性和高冲突性等特点所导致的故障诊断可信性不高的问题,提出一种基于高斯模型和均方根偏移(RMSD)-Dempster-Shafer(DS)故障诊断方法,实现信号的模糊化定量表征以及高度冲突证据融合的高可信性诊断。采用高斯模型求解火炮反后坐装置的多个故障特性信号所对应证据的基本概率分配,实现对信号模糊性的定量表征处理;通过构造RMSD-DS冲突系数求解证据间相似度,依据相似度定义各证据重要度,实现每个证据在融合过程中重要程度的定量描述;提出依靠证据重要度的权重求解及证据融合方法,实现高度冲突证据的可靠融合。仿真试验数据应用表明,所提方法相较于其他代表性方法具有更高的准确性和鲁棒性。

基于灰度补偿和特征融合的沙尘图像修复方法

丁伯圣, 张睿恒, 徐立新, 陈慧敏

2023, 44(10):  3115-3126.  doi:10.12382/bgxb.2022.0510

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (13053KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

沙尘颗粒对光的散射和吸收作用导致了沙尘天气下获取的可见光图像对比度低、颜色偏移严重,影响无人机、精确制导弹药对目标的识别与跟踪性能。由于场景结构复杂、参数估计困难等因素,现有的沙尘图像修复方法不能有效地提取图像中语义分量,导致修复后的图像颜色不真实、细节模糊。为此,提出基于灰度补偿的图像预处理模块和特征融合网络组成的沙尘图像修复框架。图像预处理模块对输入的沙尘图像进行灰度分布补偿来恢复场景中潜在的信息,并派生出颜色均衡和轮廓清晰的两个图像;融合网络对不同派生输入图像进行高维特征提取和融合,并恢复出高质量的图像。研究结果表明,所提出的方法修复图像取得了较高的指标统计值和良好的视觉效果,能有效提高沙尘图像的目标检测精度和分割准确率。

基于变分正则化参数估计的伪码调相引信重构式干扰方法

彭博, 陈齐乐, 李锐

2023, 44(10):  3127-3136.  doi:10.12382/bgxb.2022.0572

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (4137KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于截获信号的参数估计及重构的重构式干扰能够在恶劣电磁环境下确保干扰信号同引信信号的相干性,从而显著提高干扰效果,是新一代引信干扰机的重要技术特征,重构式干扰的关键在于低信噪比条件下截获信号调制参数的精确估计,但伪码调相信号的相位突变特性导致其参数难以通过传统时频分析获得。针对这一问题,提出基于变分正则化参数估计的伪码调相引信重构式干扰方法。通过插值傅里叶精确估计截获信号的中心频率,并将截获信号下变频为零中频信号;利用伪码序列的稀疏性,设计变分正则化迭代算法从零中频信号估计截获信号的伪码序列;根据参数估计结果重构引信信号,通过仿真及试验验证所提方法的性能。研究结果表明:所提方法在-10dB截获信噪比条件下具有优良的参数估计性能,低截获信噪比条件下基于参数估计的重构式干扰效果优于传统的预置波形干扰及转发式干扰。

行人GNSS/PDR组合导航优化估计方法

朱建良, 王立雅, 薄煜明

2023, 44(10):  3137-3145.  doi:10.12382/bgxb.2022.0557

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (4208KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于全球卫星导航系统(GNSS)和行人航位推算(PDR)的组合导航系统是行人导航广泛采用的方案之一。为进一步提高GNSS/PDR组合导航系统的定位精度,提出一种基于图优化的GNSS/PDR组合导航方法。通过构建因子图表示状态和量测信息之间的概率依存关系,过去的所有状态都作为未知量在每一步进行迭代估计,通过最小化整体代价函数获取状态的最优估计。实际场景测试结果表明:与卡尔曼滤波算法相比,新方法能够进一步降低定位的平均误差,提高定位精度;两组实际场景测试的平均水平定位误差都降低了40%以上。实验结果证明了图优化算法可以有效地提高定位精度。

水下超表面角反射体声散射调控机理研究

刘妍, 彭子龙, 杜佳曼, 孔慧敏, 范军

2023, 44(10):  3146-3155.  doi:10.12382/bgxb.2022.0566

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (7481KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

角反射体是雷达目标和声纳目标常用的诱骗手段。为拓宽常规凹面角散射声场的调控效果,提出在水下角反射体中镶嵌声学超表面的调控方法和计算方法。基于板块元方法和射线追踪算法建立带声学超表面构型的角反射体声散射预报模型,利用射线追踪判别声线位置,考虑对应相位跳变加以修正,并通过有限元仿真进行验证。基于建立的声散射预报模型,研究槽阵列梯度和周期结构对散射声场的调控效果。研究结果表明:带有梯度变化的声学超表面结构能够明显改变水下目标的声散射特征,正、负梯度组合槽阵列结构对于声散射主方向的调控效果较为明显;多周期组合槽阵列梯度结构相较于单周期结构散射声场调控效果更为明显。

基于多项分布的弹药多批次试验命中概率估计

刘昊邦, 史宪铭, 郝冰, 姜永超

2023, 44(10):  3156-3164.  doi:10.12382/bgxb.2022.0490

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (5427KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

弹药命中概率试验通常分多个批次进行,某一批次试验结束后会对弹药物理性能进行改进,各批次试验命中概率呈现动态变化特点。每批次试验前会获取到该批次弹药命中概率仿真实验信息,充分利用各批次射击试验信息与仿真实验信息是弹药命中概率估计的重点。考虑到弹药命中目标不同区域造成的毁伤程度不同,对原有二项分布命中概率试验进行改进,改用多项分布进行描述。引入体系贡献度衡量各批次试验对弹药命中概率估计的影响程度,并结合贝叶斯方法对各批次试验信息进行融合,通过构建顺序约束关系鉴定弹药命中性能改进效果,并提出基于多项分布的弹药多批次试验命中概率估计方法。研究结果表明,该方法相比二项分布方法能够细致描述弹药命中性能,并科学融合各批次射击试验信息与仿真实验信息,为弹药命中概率估计提供借鉴。

基于双支网络协作的红外弱小目标检测

王强, 吴乐天, 李红, 王勇, 王欢, 杨万扣

2023, 44(10):  3165-3176.  doi:10.12382/bgxb.2022.0605

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (4048KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

红外弱小目标检测在预警系统和导弹制导中具有重要的作用,一直是红外图像处理中颇受关注的研究方向。由于红外弱小目标具有信杂比低、尺寸小、形状结构不明显和纹理弱等特点,现有的通用目标检测和语义分割网络直接应用到红外弱小目标检测效果不佳,为此提出一种基于双支网络协作的红外弱小目标检测网络(DualNet)。将检测任务划分成两个子任务,即降低漏检和降低虚警,进而设计两个不同的网络架构分别处理,并利用加权融合损失函数将两支网络信息整合,使得DualNet能够有效地平衡漏检率和虚警率。在自建数据集上的实验结果表明:DualNet相较于通用性能较好的FCN、DeepLabv3、cGAN以及U-net语义分割网络模型具备更高的准确率和鲁棒性,其在F1-measure指标上提高了8%;在SIRST公开数据集上的检测性能也显著超过了基于深度学习的红外目标检测模型ACM和MDvsFA-cGAN,以及多个经典的非深度学习红外弱小目标检测方法。研究结果表明,所提出的方法能够有效提高红外弱小目标的检测精度。

舰船发电系统多状态可靠性马尔可夫报酬模型

陈童, 胡斌, 狄鹏

2023, 44(10):  3177-3186.  doi:10.12382/bgxb.2022.0558

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (1494KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对舰船发电系统的多状态特征,考虑舰船计划维修间隔期对系统可靠性参数的影响,利用马尔可夫报酬模型构建冷储备结构的发电系统状态转移矩阵、报酬矩阵、报酬函数和系统需求满足函数,通过对报酬矩阵元素的合理赋值,获得系统区间可用度、平均可工作时间、平均停机时间、平均故障次数、计划维修间隔期内系统可靠度等参数,并通过算例验证模型正确性和适用性,分析系统计划维修间隔时间、单机组平均修复时间等指标对系统可靠性参数的影响,为研究舰船发电系统可靠性设计提供建模工具,为合理安排舰船装备维修结构提供技术支持。研究结果验证了马尔可夫报酬模型在复杂多状态系统可靠性建模和计算方面的便捷性和灵活性。

基于热力耦合的航空玻璃双向拉伸

赵文辉, 白士欢, 高大勇, 李晓巍, 段振云

2023, 44(10):  3187-3194.  doi:10.12382/bgxb.2022.0459

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (6690KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为提高航空玻璃双向拉伸质量和拉伸成功率,满足军用战机要求,对航空玻璃双向拉伸进行研究。基于黏弹性材料的热力耦合理论,利用时温等效性方程,以Prony级数形式模拟有机玻璃的黏弹特性。建立双向拉伸有限元模型,对有机玻璃双向拉伸中的加热、冷却过程进行温度场分析;将计算的温度场结果导入双向拉伸分析,根据仿真选取拉伸速度,得到9个夹具处的位移拉伸力曲线,并拟合出位移-拉伸力关系表达式;对拉伸后的有机玻璃进行冷却定型模拟,航空玻璃冷却产生的力达到拉伸力的约2倍,采用拉杆回缩的方式减小收缩力10000N,防止玻璃破裂或设备损坏。研究结果表明,35mm厚航空玻璃的双向拉伸试验结果与仿真结果一致,根据仿真结果优化拉伸工艺,提高了拉伸质量与成功率。

航行体水下连续发射尾涡遭遇与运动干扰特性

施瑶, 任锦毅, 高山, 潘光, 权晓波

2023, 44(10):  3195-3203.  doi:10.12382/bgxb.2022.0616

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (5191KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为研究不同发射时间间隔下航行体水下连续发射尾涡干扰与弹道特性,基于Realizable k-ε湍流模型和能量方程、流体体积方法和重叠网格技术,开展数值方法和网格无关性验证,数值模拟结果与实验测试结果吻合度较好。建立航行体水下连续发射数值模拟方法,研究航行体尾流区涡结构的演变机理、次发航行体表面压力分布、弹道以及俯仰姿态演变规律。研究结果表明:航行体水下连续发射过程中在其尾流中发现了发卡涡形态的流动结构,该涡结构由涡头与两条涡腿组成,通常以多个共同组合的形式存在于航行体尾部的流场区域中;沿涡腿内侧发生喷射事件,沿涡腿外侧发生扫掠事件,同时在涡结构内部形成一定流向尺度的低速条带区域;在横流效应下,当次发航行体表面穿过尾流中涡结构中的低速条带区时,迎背流面压力分布特性得到较大的改善,增加了弹道姿态稳定性。

基于频响特性的大起伏密集假目标干扰识别技术

韦文斌, 彭锐晖, 孙殿星, 张家林, 王向伟

2023, 44(10):  3204-3217.  doi:10.12382/bgxb.2022.0610

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (6592KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

转发式密集假目标干扰具有压制性和欺骗性干扰的特点,干扰信号与目标回波极为相似,识别难度大。基于密集假目标干扰产生机理和射频链路物理特性,系统研究并提出雷达和干扰机频率响应特性及其对真、假目标回波幅-频映射特征的影响机制模型;针对干扰信号功率动态范围较大的实际情况,提出大动态信/干噪比条件下基于频响特性的密集假目标干扰识别方法;通过卷积神经网络-长短时记忆网络双通道特征融合的基分类器构建和M/N逻辑分类器集成,实现真-假回波信号频响起伏特征提取与分类识别。研究结果表明:所提方法在实测数据上获得了94.5%以上的识别精度,证明了其有效性和先进性;所做工作对大起伏密集假目标干扰识别具有参考意义。

互耦条件下涡旋电磁波目标方位探测方法

章鸿运, 栗苹, 李国林, 贾瑞丽

2023, 44(10):  3218-3226.  doi:10.12382/bgxb.2022.0480

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (6783KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

采用均匀圆阵产生涡旋电磁波时,天线阵元的辐射方向图受到邻近阵元互耦的影响,发射信号幅度和相位会发生改变,进而影响目标方位探测性能。针对此问题,利用均匀圆阵互耦矩阵的循环对称性,通过傅里叶变换将互耦矩阵展开为模式域,描述阵元激励与轨道角动量模式数之间的关系,并提出一种基于轨道角动量的改进传播算子解耦合方位估计算法。与传统算法相比,该算法避免了谱峰搜索和大特征值分解;同时,利用涡旋电磁波原始导向矢量对回波信号进行处理,规避了贝塞尔函数近似带来的误差。仿真结果表明:模式域互耦矩阵有效补偿了互耦效应的影响;所提算法较传统传播算子算法相比估计精度更高,同时计算复杂度更低。

基于互质阵列的近场源位置估计方法

王绪虎, 田雨, 张群飞, 李恩玉, 金序, 侯玉君

2023, 44(10):  3227-3236.  doi:10.12382/bgxb.2022.0733

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (4063KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对均匀线列阵检测信号数目受阵元个数限制、估计精度受阵列孔径影响等问题,提出一种基于互质阵列的近场源位置估计方法。对阵列接收数据进行预处理,建立只包含角度参数的模型,利用迭代方法来逐步修正角度偏移向量和功率向量,得到入射信号的波达方向;固定已估计出的角度,建立关于距离参数的离网格模型,通过迭代方式逐步修正距离偏移向量,从而得到距离估计值;通过仿真实验对所提方法进行验证。理论分析和仿真实验结果表明,该方法扩展了阵列孔径,提高了方位和距离的估计精度,在低信噪比和少快拍的情况下依然具有良好的估计性能,同时自动匹配估计角度与估计距离,确定信源位置。