当期目录

2024年 第45卷 第9期    刊出日期：2024-09-30

上一期    下一期

整期电子版

整期电子版

2024, 45(9):  0. 

摘要 ( )   PDF (228720KB) ( )  

相关文章 | 计量指标

目录

目录

2024, 45(9):  0. 

摘要 ( )   PDF (1121KB) ( )  

相关文章 | 计量指标

异形弹体高速侵彻/穿甲机理研究进展

董恒, 黄风雷, 武海军, 邓希旻, 李萌, 刘龙龙

2024, 45(9):  2863-3887.  doi:10.12382/bgxb.2024.0040

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (19589KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为支撑超高声速武器终点毁伤效应评估,满足异形弹体侵彻力学理论发展需求,异形弹体侵彻机理是当前亟需研究的关键基础科学问题。对异形弹体侵彻行为、弹靶作用机制、弹道稳定性与结构响应研究现状进行全面综述,对现有研究工作进行梳理与总结,搭建异形弹体侵彻问题研究的基本框架;以异形弹体侵彻/穿甲过程中出现的新质弹靶作用现象、机理为脉络,突出异形弹体结构对载荷环境表征、弹道及结构稳定性控制等方面带来的新挑战,并提出了异形弹体未来研究的3个建议,供相关研究者参考。

人员易损性分析研究进展及应用综述

樊壮卿, 张双博, 卢芳云, 李彤华, 康建毅, 杨光明, 王建民

2024, 45(9):  2888-2905.  doi:10.12382/bgxb.2024.0094

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (3914KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

人员是战场中的核心要素,是最易损、最复杂的对象之一,其易损性研究涉及力学、数学、统计学、医学、生物学等多学科交叉,研究难度大,但对于开展杀伤效能评估、防护效能、战伤救治等具有重要价值。通过总结不同目标易损性分析的文献,提出损伤评分及杀伤判据是人员易损性分析中的两个重要环节。回顾了人员损伤评分的研究现状,重点介绍了4种常用评分方法(简明创伤评分、损伤严重度评分、校正损伤严重度指数、军用战伤评分)及应用情况;给出了典型战场环境中冲击波、投射物、冲击振动、热4种主要杀伤元对无防护人员损伤的研究动态、评估模型、杀伤判据。分析了基于数字化人体模型开展的人员易损性分析应用技术,探讨了易损性分析结果的主要应用场景,分析了该领域可能的主要发展方向。所得结果可为人员易损性研究提供重要参考。

侵彻弹体过载信号特性与处理技术研究进展

陈柏翰, 赵生伟, 邹慧辉, 王伟光, 戴湘晖, 王可慧

2024, 45(9):  2906-2928.  doi:10.12382/bgxb.2024.0027

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (5384KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

侵彻弹体过载信号是反映侵彻物理过程的关键信号,可分为刚体减速度、弹体结构响应、连接结构响应和传感器噪声4种成分。介绍了4种成分的来源和各自特点,讨论了弹体结构响应和传感器相关信号各自的建模和评估方法。整理了针对过载信号进行分析处理的若干方法,比较了各种方法的精确性、自适应性、实时性和适用范围。对于过载信号处理实时性需求、重构手段、刚体减速度在复杂侵彻环境下的形式以及高速侵彻对过载信号分析处理带来的挑战展开了讨论。针对侵彻弹体过载信号研究现状,总结了存在的问题以及未来可能的研究方向。

基于准零刚度的坦克装甲车辆半主动惯容悬架控制策略

杜甫, 董明明, 汪浒江, 赵艳辉, 郑凤杰

2024, 45(9):  2929-2935.  doi:10.12382/bgxb.2023.1054

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (3418KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为了提高坦克装甲车辆悬架系统的减振性能,提出“惯容-弹簧”准零刚度的基本架构,以惯容、弹簧、阻尼三元件并联作为悬架构型,对惯容连续控制和惯容开关控制两种方案进行动力学仿真和参数优化。研究结果表明:采用准零刚度控制策略后,车体振动加速度大幅度减小,乘坐舒适性改善明显,同时降低了对阻尼系数的需求,提升了减振效率。通过分析悬架减振过程中各元件的瞬时功率,发现可变惯容起能量补偿作用,使一部分振动能量在弹簧和惯容之间反复动态地传递和转换,突破了弹簧缓冲储能、阻尼生热耗能的传统减振机理,达到了更好的减振效能。

基于凝固前沿演变特征的熔铸装药成型工艺参数智能优化

夏焕雄, 李康, 高丰, 刘检华, 敖晓辉

2024, 45(9):  2936-2950.  doi:10.12382/bgxb.2023.0797

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (8810KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

熔铸装药成型过程中药浆凝固前沿的轮廓特征与成型后药柱内的缩孔缩松等缺陷具有显著相关性。为改善熔铸装药成型质量,提出凝固前沿轮廓特征度量指标,探究该指标与药柱缩孔缩松体积和最大孔隙率等缺陷的相关性。通过熔铸装药温度场仿真数据集训练装药关键工艺参数与药浆二维瞬态温度场的B样条神经网络模型,进而建立工艺参数与指标参数的代理模型,再基于遗传算法以极大化凝固前沿轮廓特征度量指标为目标,对装药关键工艺参数进行优化。研究结果表明:工艺参数组由初始参数P⁰=[100, 85, 0.25, 0.25, 90, 5, 0.6]^T优化至最佳参数P^*=[91.725, 94.961, 0.498, 0.151, 100, 6, 0.595]^T后,缩孔缩松体积和最大孔隙率等成型质量参数由19.832mm³和4.71%降至3.129mm³和0.66%,实现了熔铸装药成型质量的快速预测和优化;新提出的方法为熔铸装药的工艺优化提供了新思路和新策略,为高性能装药的发展贡献了解决方案,对提高生产效率、降低成本以及确保成型质量一致性具有借鉴意义。

气固两相粉末燃料爆轰及其推进应用研究进展

杨浅舒, 续晗, 倪晓冬, 熊凯, 郭佳敏, 翁春生

2024, 45(9):  2951-2972.  doi:10.12382/bgxb.2023.0675

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (11142KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

粉末燃料因其能量密度高、稳定性好等优势,作为爆轰推进动力系统的燃料或添加剂,具有广阔的应用前景。根据气固两相粉末爆轰的燃料种类进行分类,并以指导粉末爆轰推进技术应用为导向,回顾粉末燃料在氧化剂氛围以及气体燃料/氧化剂氛围中起爆特性和传播特性的国内外研究进展,并对二者进行理论和工程技术的研究归纳,概括影响气固两相爆轰起爆和传播特性的因素以及重要的研究结论。从应用前景、推进性能、难点与挑战等角度对两相爆轰发动机研究进行综述,在总结发动机数值和实验研究现状的基础上,对未来需要开展的研究工作进行展望。

典型7.62mm狙击弹对有生目标的杀伤效应

袁瑞, 温垚珂, 刘东旭, 贾益宁, 聂伟晓, 夏海龙

2024, 45(9):  2973-2981.  doi:10.12382/bgxb.2023.0553

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (5495KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为了研究典型7.62mm狙击弹在不同距离上对有生目标造成的杀伤效应,采用自适应光滑流体动力学方法(Adaptive Smoothed Particle Hydrodynamics, ASPH)构建数值计算模型,获得不同距离上该弹丸对弹道明胶造成的瞬时空腔尺寸,并与相应实验结果进行验证;基于自主开发的人体易损性评估软件,获得该狙击弹在200m、400m和800m上命中人体胸部时可能造成的损伤严重度。研究结果表明:ASPH方法兼顾了计算精度和计算效率,适用于求解侵彻大变形问题;相同侵彻速度下攻角大的弹丸在明胶中翻滚更早,受到的加速度作用力更大,靶标厚度对弹丸运动过程和杀伤效果也有着重要影响;2°攻角下,射击距离为200m时造成的瞬时空腔直径分别为400m和800m时的1.14倍和1.44倍;2°攻角下,7.62mm狙击弹200m时侵彻初始阶段加速度峰值分别为400m和800m时的1.63倍和3.8倍;基于人体易损性评估软件,当射击距离分别为200m、400m和800m时,命中人体胸部剑突右上方情况下造成的最大简明创伤评分分别为6(死亡)、5(危重伤)和4(严重),新损伤严重度评分分别为75、57和48,随着命中距离的增加,人员死亡概率从96.8%下降到60.3%。

纤维增强大块非晶的各向异性压缩力学行为原位实验研究

李英杰, 李继承, 李宁, 郭亚洲

2024, 45(9):  2982-2992.  doi:10.12382/bgxb.2023.0586

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (13517KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

钨纤维增强锆基大块非晶复合材料(WF/Zr-based bulk Metallic Glass matrix composite,WF/Zr-MG)由于其高密度、高强度和高绝热剪切敏感性的特点,在动能侵彻领域应用广泛。为了进一步精确表征在正撞和斜撞等穿甲过程中不同穿甲姿态对复合材料穿甲性能的影响,搭建准静态和动态显微原位压缩实验平台。通过对0°、10°、25°、45°、65°以及90°共6种不同纤维排列角度下的试样进行原位力学性能实验测试和显微图像分析,研究6种不同纤维排列角度WF/Zr-MG的压缩力学行为,进而得到复合材料失效强度随纤维排列角度的变化情况。根据实验结果划定考虑应变率与纤维排列角度WF/Zr-MG的失效强度包络线。所得结果为材料在不同穿甲姿态和加载速率下提供了一个安全应力状态范围参考,对于穿甲材料的研制具有重要意义。

复杂地形下轮腿复合机动平台动态运动控制

任晓磊, 刘辉, 韩立金, 陈前, 聂士达, 谢景硕, 崔山

2024, 45(9):  2993-3003.  doi:10.12382/bgxb.2023.0636

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (6503KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

复杂地形环境下质心参考轨迹的动态精确跟踪是保障轮腿复合机动平台稳定执行各项任务的关键。为提升平台的地形适应能力与位姿跟踪能力,提出一种动态运动控制策略。综合地形因素,建立包含车轮动力学的单刚体动力学模型,并通过近似简化将系统动力学模型转化为状态空间方程的标准形式。考虑车轮与腿部耦合运动,提出一种基于前馈力矩与反馈力矩的混合运动控制方法。通过二次规划算法求解最优地面反作用力,利用雅克比矩阵将作用力映射至关节以获取前馈力矩。为避免由环境引起的外部扰动造成系统无法在较短时间内完成优化计算,引入关节力矩反馈控制及时修正位姿跟踪误差,使系统能够快速准确地响应外部扰动,有效提高系统的鲁棒性和稳定性。仿真结果表明,新方法可有效提升平台在复杂地形下位姿动态跟踪精度,保障平台平稳运行,为复杂地形下轮腿复合机动平台的工程应用提供有力支撑。

装甲车辆大功率电驱动系统传导干扰预测模型构建方法

熊瑛, 李小健, 范知友, 李楠, 王彪, 王天楠

2024, 45(9):  3004-3016.  doi:10.12382/bgxb.2023.0765

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (9174KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

装甲车辆动力系统大功率电驱动系统中开关模组的高速切换将产生一系列高压瞬态脉冲及宽频谐波干扰,对高度电气化的整车系统构成严峻威胁。针对大功率电驱动系统产生的传导干扰缺乏数字化检测及分析问题,提出一种系统级的传导干扰预测模型构建方法。对电驱动系统各电气部件例如高压电池组、逆变器、负载电机分别独立建模;基于多导体传输线方法,将各模型通过表征系统寄生效应的传输线进行级联,进而构成完整的分布式系统级传导干扰预测模型。通过测试台架对新提出的模型进行精度测试对比验证。对比验证结果表明,新构建的模型在10kHz~100MHz频段范围内仿真精度优于8dB,可为电驱动装甲车辆的电磁兼容正向设计提供有效支撑,具备创新性及实用性。

非道路特种车辆耐久性载荷谱的高置信度最少采集样本量

郑国峰, 万银青, 隗寒冰, 赵树恩

2024, 45(9):  3017-3028.  doi:10.12382/bgxb.2023.0817

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (4766KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对特种车辆的耐久性开发时服役载荷获取问题,提出服役载荷谱的特征参数服从威布尔分布的高置信度(90%以上)最少采集样本量模型。基于全面表征载荷谱能量分布和损伤分布的累积功率谱密度,开展该特征参数的威布尔分布及参数估计研究,并构建耐久性载荷谱高置信度最少采集里程模型。以非道路条件下特种车辆在两段路程下采集的轮端六分力信号为对象,基于所构建的载荷谱采集最小子样容量模型,同时指定采集载荷谱的样本与总体之间的精度指标和置信度要求,分别获取特种车辆在典型工况下载荷谱的最少采集里程,并相互验证。研究结果表明:提出的服役载荷谱特征参数服从威布尔分布的高置信度最少采集里程模型,能够有效地实现高置信度、高精度载荷谱采集的最少里程计算。

自行高炮稳定跟踪系统建模与谐振抑制方法

江腾耀, 李伟, 雷昱, 胡鑫, 王伟伟

2024, 45(9):  3029-3043.  doi:10.12382/bgxb.2023.0685

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (6041KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

未来战场的高机动作战环境对自行高炮稳定跟踪系统提出了更高的性能要求,根据自行高炮稳定跟踪系统的机械结构特点,应用动量矩定理及矢量求导,基于牛顿-欧拉方法建立描述伺服电机配以减速机驱动方位炮塔和俯仰身管的多刚体动力学模型。通过对动力学模型的进一步分解,得到方位俯仰姿态角与输入力矩的关系式。综合考虑传动机构的刚度和控制对象的变惯量特性,建立载体运动姿态耦合条件下具有复杂动载荷力矩干扰的双轴稳定跟踪系统控制模型。针对结构谐振设计一种基于极点配置法和变增益加速度反馈的自整定PI控制方法与基于观测等效惯量的自整定陷波器,采用大地坐标系下的等效闭环干扰速率补偿式稳定控制策略,对该控制方法进行仿真验证。仿真结果表明:在传动机构存在连接弹性的条件下,所给出的控制方法实现了稳定误差不大于2.2×10^-2mrad、正弦稳定跟踪误差不大于3.5×10^-2mrad,具有良好的控制精度和抗扰动性能;在保证系统拥有较快响应速度的同时,有效抑制了伺服电机变速和稳态过程中的机械谐振,显著降低了负载力矩振荡和负载有效转矩值。

基于激光选区熔化技术炮闩击发推杆应急构型设计

贾长治, 沈晓龙, 程阳洋, 宜亚丽, 吴萌蕾, 金贺荣

2024, 45(9):  3044-3055.  doi:10.12382/bgxb.2023.0683

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (11683KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对战时利用激光选区熔化技术直接制备炮闩原件存在制造时间较长的问题,提出一种基于激光选区熔化技术的炮闩击发推杆应急构型设计方法。采用有限元仿真技术和冲击试验,研究点阵结构的抗冲击性能以及点阵结构应用于应急构型设计的可行性。通过静力学仿真方法设计分体式击发推杆应急构型,设计力学性能试验校验其力学性能和服役性能是否满足使用要求。研究结果表明:体心立方(Body-Centered Cubic,BCC)、加Z向杆的体心立方(Body-Centered Cubic with Z-rod,BCC_Z)、面心立方(Face-Centred Cubic,F₂CC)、加Z向杆的面心立方(Face-Centered Cubic with Z-rod,F₂CC_Z)4种点阵结构中,BCC_Z综合性能更优异,抗冲击性能较好;与原击发推杆相比,应急构型击发推杆制造时间减少21.56%,体积缩减25.65%,最大冲击载荷降低32.14%,完成100次反复开关闩实装测试实验后应急构型击发推杆表面无明显磨损,具有良好的服役性能,能够满足使用要求,验证了用于战场抢修需求的应急构型击发推杆设计方法的有效性。

形成串联爆炸成型弹丸的组合药型罩结构参数研究

杨贵涛, 郭锐, 宋浦, 高光发, 俞旸晖

2024, 45(9):  3056-3070.  doi:10.12382/bgxb.2023.0911

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (9693KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为了提高聚能战斗部对水中目标的毁伤威力,提出形成串联爆炸成型弹丸(Explosively Formed Projectile, EFP)的组合药型罩战斗部结构。利用平板抛掷和圆筒压垮公式建立组合药型罩EFP速度分析模型,并使用AUTODYN-2D软件对EFP成型和入水毁伤过程进行数值模拟,研究组合药型罩结构参数对串联EFP成型的影响,证明其在水中高效的侵彻性能。研究结果表明:理论与数值模拟计算得到的EFP速度基本吻合,最大误差不超过10%;组合药型罩分离形成串联EFP是由于内外罩不同的材料和结构组合使罩微元从接触面处开始形成较大的速度差所引起的;随着内罩直径的增大,内外罩形成的EFP速度同时减小,长径比分别增大与减小;单独增大内外罩外曲率半径与罩顶壁厚,对应罩成型的EFP性能变化规律和单一药型罩相同,但另一罩成型EFP的长径比均减小或分别减小与增大,速度变化幅度较小;组合药型罩串联EFP侵彻4倍装药直径的水后,动能衰减率较双层药型罩降低21.55%,剩余速度提高5.77%,且随着侵彻距离的增加该差距进一步扩大。

起爆方式对圆台型云爆弹装置燃料抛撒初期运动规律的数值模拟

杨振寰, 袁野, 刘鑫, 曲嘉

2024, 45(9):  3071-3081.  doi:10.12382/bgxb.2023.0999

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (6561KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为提高燃料空气炸弹(Fuel Air Explosive,FAE)装置爆炸抛撒燃料的极限速度并使速度更加平均,在不改变现有装置整体结构的情况下,采用数值模拟的方法研究起爆方式对FAE装置燃料抛撒径向极限速度的影响。使用有限元分析软件的任意拉格朗日-欧拉算法对圆台型FAE装置抛撒燃料进行数值模拟,对比单点起爆、多点起爆和近似线起爆情况下相同位置节点的径向抛撒速度变化情况。研究结果表明,对于燃料上的单元而言,距离较近的起爆点设置会对这个单元上燃料的抛撒运动产生抑制效果,近似线起爆的方式可以使云雾抛撒得更加均匀,为FAE爆炸燃料抛撒数值模拟的进一步细化研究奠定了基础。

冰孔约束下弹丸倾斜入水空泡演化特性实验研究

鹿麟, 陈凯敏, 侯宇, 胡彦晓, 张东晓, 高词松, 杨哲

2024, 45(9):  3082-3090.  doi:10.12382/bgxb.2023.0596

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (10576KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为探究冰孔约束对弹丸入水空泡演化的影响规律,基于高速摄像技术开展不同冰孔直径下弹丸倾斜入水实验。通过对比分析无冰工况与冰孔约束下弹丸倾斜入水过程,将弹丸入水空泡演化过程分为空泡扩张、空泡表面闭合与空泡深闭合三个阶段进行研究,总结出冰孔约束对弹丸倾斜入水空泡演化特性的影响规律。研究结果表明:在空泡扩张阶段,空泡扩张受到冰孔约束,自由液面附近空泡左侧呈弯曲状,其原因一方面是因为入水点附近的液体向四周运动撞击冰板,消耗了部分用于空泡扩张的能量,另一方面是因为排开的液体撞击冰孔内壁边缘形成反射流,反射流方向与空泡扩张方向相反,进一步限制空泡的扩张;在冰孔直径较小工况下,受反射流冲击,空泡壁右侧出现褶皱,随着冰孔直径增加,空泡左侧轮廓线的弯曲程度逐渐减弱;在空泡表面闭合阶段,褶皱的空泡壁发生局部冲击溃灭,随着冰孔直径增加,反射流逐渐变细、强度逐渐减弱;在空泡深闭合阶段,在冰孔约束下反射流冲击空泡,使得空泡内外压力差变大,加速了空泡发生深闭合;在冰孔直径较小的工况下,局部冲击溃灭程度较大,与尾部脱落溃灭相融合,随着冰孔直径的增加,局部冲击溃灭、气泡簇及反射流相互独立,逐渐接近无冰工况。

泡沫填充负泊松比蜂窝夹层结构的抗爆性能数值模拟

孔祥清, 李若男, 常雅慧, 付莹

2024, 45(9):  3091-3104.  doi:10.12382/bgxb.2023.0607

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (15384KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为研究爆炸荷载作用下泡沫填充负泊松比蜂窝夹层结构(Foam-filled Auxetic Honeycomb Sandwich Structure,FAHSS)的动态响应及其对混凝土板的防护性能,利用有限元软件,考虑应变率对材料动态本构特性的影响,建立FAHSS在爆炸荷载下的有限元数值模型。通过已有负泊松比蜂窝夹层结构(Auxetic Honeycomb Sandwich Structure,AHSS)的爆炸试验对数值模型进行验证,基于验证模型分析爆炸荷载作用下FAHSS的损伤破坏规律、能量吸收特性及其对混凝土板的应力分布影响,并与AHSS和FSS(Foam Sandwich Structure)进行对比。在此基础上综合考虑聚氨酯泡沫材料密度、爆炸比例距离及填充材料等因素对FAHSS抗爆性能的影响。研究结果表明:FAHSS中的泡沫填充降低了负泊松比蜂窝夹层结构的破坏程度;随着聚氨酯泡沫材料密度的增加,FAHSS中的泡沫材料吸收能量增加;随着比例距离的增加,FAHSS的破坏程度逐渐降低,破坏形态也由局部破坏转变为整体破坏。

基于弹丸旋转规律的弹道终点辨识和引信全弹道安全控制方法

史博, 陈曦, 李鹏斐, 韩若愚, 秦泗超, 贺中正, 孙颢洋

2024, 45(9):  3105-3113.  doi:10.12382/bgxb.2023.0883

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (3522KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

弹丸在飞行时所处的复杂环境可能引起弹药在待发状态下意外作用。基于6自由度刚体弹道方程组,运用4阶龙格-库塔算法对运动方程组进行数值计算,得到弹丸旋转速度随时间的衰减规律。采用某型榴弹开展炮射试验并回收试验数据,对弹丸旋转周期2阶导数的过零特征点进行验证。针对发射装药量和射角两个发射条件对特征点的影响规律进行研究,提出基于旋转特征点的弹道终点时刻辨识方法,设计基于磁场传感器的弹道终点实时辨识系统,并开展靶场炮射试验进行验证。研究结果表明,弹载弹道终点辨识系统和弹道跟踪雷达获取的弹道终点时刻相对误差小于5%,验证了所提弹道终点辨识方法的正确性。在此基础上,进一步提出适用于一种旋转稳定弹药的机械-电子双模全弹道安全控制方法,在利用发射后坐过载和旋转离心力两道环境信息的基础上,采用终点辨识作为第三道环境信息,实现引信全弹道安全控制。新提出的基于弹丸旋转规律的弹道终点辨识及引信安全控制方法,为提高旋转稳定弹药全弹道安全性提供了新的思路。

DNP基熔铸炸药的力学性能和失效准则

徐跃跃, 张向荣, 高家乐, 刘战伟, 苗飞超, 刘攀, 周霖

2024, 45(9):  3114-3124.  doi:10.12382/bgxb.2023.0940

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (8390KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

3,4-二硝基吡唑(3,4-dinitropyrazole,DNP)基熔铸炸药由于兼具高能量和高安全性,在含能材料领域具有广阔的应用前景,研究该炸药在不同应力状态下的力学性能和失效形式,将对其工程化提供理论和试验支撑。采用美国伊斯特朗(INSTRON)5965万能材料试验机、分离式霍普金森压杆对DNP基熔铸炸药典型配方进行准静态压缩力学性能、动态压缩力学性能以及准静态拉伸力学性能测试,分析添加剂(Cellulose Acetate Butyrate,CAB)含量、应变率等因素对力学性能的影响,研究DNP基熔铸炸药在准静态压缩、动态压缩和准静态巴西劈裂条件下的失效形式。研究结果表明:DNP基熔铸炸药的抗压强度整体随应变率的升高而增加;在准静态加载下,抗压强度随着添加剂含量的增加而降低,而在动态加载下则呈相反的变化趋势,当添加剂含量达到一定值时,熔铸炸药的抗拉强度显著提高;不同加载条件下DNP基熔铸炸药满足的强度失效准则不同,其中准静态压缩符合最大剪应力准则,动态压缩符合最大拉应变准则,巴西圆盘试验符合最大拉应力准则。

近地场景下爆炸型烟雾弹结构仿真方法

闫鹏, 温荣臻, 盛庆红, 王博, 李俊

2024, 45(9):  3125-3134.  doi:10.12382/bgxb.2023.0903

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (6051KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

爆炸型烟雾弹在反制红外武器、保护高价值军事目标方面具有重要意义。目前绝大多数的烟雾仿真模型未考虑到爆炸的矢量信息和近地粒子扩散效果,在壁面效应与空气湍流现象显著的近地场景下对爆炸型烟雾仿真的真实性较低。针对现有方法,在近地场景下对爆炸型烟雾弹仿真精度差的问题,提出一种近地场景下的爆炸型烟雾弹结构模型仿真方法。该方法利用粒子位置信息代替粒子模型的生命周期,以高斯烟团模型为基础,构建了基于爆弹方向和壁面效应的近地烟雾爆炸模型,以提高对近地烟雾弹爆炸场景仿真的精确性。在仿真的图像上采用结构相似度(Structural Similarity,SSIM)分析,经过最佳参数选取实验后,SSIM值达到0.9443,标准差为±0.0005。对比粒子系统-高斯烟团模型、椭球爆炸模型和爆炸型烟雾弹模型,分别高出0.0112、0.1329和0.0063。实验结果对比表明,新模型在烟雾仿真中具有明确的方向信息,对烟雾湍流和壁面效应的细节表达能力更强,对近地烟雾弹爆炸场景的仿真具有更高的精确性。

PBX炸药缝隙挤压加载下的破裂模式及点火响应

胡秋实, 尚海林, 吴兆奎, 廖深飞, 傅华

2024, 45(9):  3135-3146.  doi:10.12382/bgxb.2023.0809

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (11742KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

武器装药服役过程中内部容易产生缝隙等结构弱环。针对圆形缝隙开展PBX-3炸药及其模拟材料缝隙挤压加载实验。通过结构设计,使样品内部的宏观裂纹在实验结束后的拆卸过程中不发生破坏,保留裂纹原始形貌以便于观测分析。采用45°镜反射成像结合高速摄影,记录样品缝隙挤压的动态全过程。采用欧拉-拉格朗日耦合方法对炸药缝隙挤压过程进行仿真计算,用未点火情况下的实验数据进行模型参数校核,使用校核后的模型对点火情况进行再计算。基于做功和加热增加物体内能的等效性,对主导点火机制和点火时间进行分析。研究结果表明:缝隙挤压加载下样品内部形成滑移区和死区,两区分界面为锥面;对于ϕ0.8mm直径的缝隙,强围压下挤压速度仅4.2m/s即可导致点火,点火后的燃烧反应烈度随缝隙尺寸的减小而增加;数值模拟得到的挤压应力、速度及破裂模式与实验结果符合较好,滑移区与死区之间的挤压摩擦功率高达数千W/cm²,点火时间为百μs量级,引发点火的重要机制是滑移区-死区界面的挤压摩擦温升。

高超声速飞行器末制导段协同避障决策方法

胡砚洋, 何凡, 白成超

2024, 45(9):  3147-3160.  doi:10.12382/bgxb.2023.0831

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (5296KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对高超声速飞行器集群编队控制中飞行器飞行速度快、环境参数变化剧烈导致的集群控制困难问题,提出基于强化学习的集中式训练、分布式执行智能集群控制方法。建立高超声速飞行器集群运动学模型,以协同打击、编队保持作为典型目标,将过载、通信、障碍作为约束,设计了观测空间与动作空间。考虑飞行器间、飞行器与目标、飞行器与障碍物相对位置速度关系设计奖励函数,通过不断调整奖励函数权值并对飞行器进行训练,实现飞行器集群的编队控制。为了考核新算法的性能,建立评价指标,开展大量有扰动随机环境下的仿真分析。仿真结果表明,新的智能控制方法在障碍物随机位置增加的测试环境中仍能完成编队控制,为高速复杂飞行环境下的编队控制提供了一种新的解决方法。

基于知识辅助深度强化学习的巡飞弹组动态突防决策

孙浩, 黎海青, 梁彦, 马超雄, 吴翰

2024, 45(9):  3161-3176.  doi:10.12382/bgxb.2023.0827

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (5425KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

巡飞弹组(Loitering Munition Group,LMG)突防控制决策是提高巡飞弹群组作战自主性与智能性的关键。针对存在截击拦截器和临机防空火力区的动态环境中弹组突防机动指令在线生成困难的问题,提出一种基于知识辅助强化学习方法的LMG突防控制决策算法。结合领域知识、规则知识改进状态空间和回报函数设计提高算法泛化能力与训练收敛速度。构建基于软动作-评价方法的LMG突防控制决策框架,以提高算法探索效率。利用专家经验和模仿学习方法改善多弹多威胁带来的解空间狭窄、算法初始高效训练经验匮乏的问题。实验结果表明,新算法能够在动态环境中实时生成有效的突防机动指令,相较于对比方法效果更好,验证了算法的有效性。

基于动态一致性联盟算法的异构无人机集群协同作战联盟组建

潘子双, 苏析超, 韩维, 柳文林, 郁大照, 汪节

2024, 45(9):  3177-3190.  doi:10.12382/bgxb.2023.0914

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (4195KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

动态未知乃至对抗条件下的异构无人机集群协同作战联盟组建是无人机集群实际作战运用的重要一环。构建以动态一致性联盟算法(Dynamic Consensus-based Grouping Algorithm,DCBGA)为核心的无人机集群决策控制流程框架。为无人机集群设计通信受限条件的通信组网模型,并引入动态自适应机制,以有效应对高动态任务场景;基于“作战环”理论,对网络架构下的异构单元非线性作战效能聚合效果进行描述,并纳入全局效益函数,牵引异构无人机协同作战联盟组建;将联盟组建过程划分为目标选择、一致性和信息与状态更新三个阶段,采用动态一致性联盟算法支撑无人机集群自下而上完成各阶段的信息决策控制。仿真结果表明,新构建的算法体系可以有效推动异构无人机集群实现作战联盟组建,完成协同打击作战任务,具有较好的动态适应性及规模扩展性,在对抗环境下展现出良好的韧性。

基于脑机接口与人机闭环的远程脑控无人机系统

刘思宇, 张德雨, 明致远, 刘梦真, 刘紫玉, 陈启明, 张健, 吴景龙, 闫天翼

2024, 45(9):  3191-3203.  doi:10.12382/bgxb.2023.0866

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (5256KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

随着现代军事战争的迅速演变,远程脑控无人机在实现战场信息获取、目标监视和战术部署方面扮演着愈发重要的角色。提出一种应用于远程脑控无人机的压缩感知控制范式和人机闭环控制算法,基于该控制范式及控制算法搭建面向军事应用场景的远程脑控无人机系统。在线实验结果表明:8名被试人员通过该脑控无人机系统进行导航任务,平均任务完成率为0.95,平均任务完成时间为100.46s,显著优于基于人机开环控制算法的脑控无人机系统;新提出的脑控无人机系统可以应用于军事场景下的战场侦察,大幅度提高作战人员的无人机远程控制能力,拓展作战人员的战场感知范围。

基于改进DQN算法的应召搜潜无人水面艇路径规划方法

牛奕龙, 杨仪, 张凯, 穆莹, 王奇, 王英民

2024, 45(9):  3204-3215.  doi:10.12382/bgxb.2023.0909

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (7946KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对应召反潜中无人水面艇航向和航速机动的情形,提出一种基于改进深度Q学习(Deep Q-learning, DQN)算法的无人艇路径规划方法。结合应召搜潜模型,引入改进的深度强化学习(Improved-DQN, I-DQN)算法,通过联合调整无人水面艇(Unmanned Surface Vessel,USV)的动作空间、动作选择策略和奖励等,获取一条最优路径。算法采用时变动态贪婪策略,根据环境和神经网络的学习效果自适应调整USV动作选择,提高全局搜索能力并避免陷入局部最优解;结合USV所处的障碍物环境和当前位置设置分段非线性奖惩函数,保证不避碰的同时提升算法收敛速度;增加贝塞尔算法对路径平滑处理。仿真结果表明,在相同环境下新方法规划效果优于DQN算法、A^*算法和人工势场算法,具有更好的稳定性、收敛性和安全性。

混合驱动水下机器人浮游与爬行双模式轨迹跟踪控制

陈琦, 覃国样

2024, 45(9):  3216-3229.  doi:10.12382/bgxb.2023.0575

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (5747KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对混合驱动水下机器人在进行水下浮游和爬行双模式作业时的轨迹跟踪控制问题,结合混合驱动水下机器人在浮游模式和爬行模式下的不同运动学特性,分别设计了一种基于改进灰狼优化模型预测控制算法的控制器,以实现机器人在浮游模式下的轨迹跟踪,以及一种基于模糊滑模控制算法的控制器,以实现机器人在爬行模式下的轨迹跟踪。仿真结果表明:所设计的改进灰狼优化模型预测控制器通过引入改进灰狼优化算法求解模型预测控制器滚动优化阶段中的目标函数,使得浮游模式的水下机器人能够快速、精确和稳定地跟踪预设轨迹;所设计的模糊滑模控制器采用模糊控制对滑模控制器中趋近律参数进行在线调整,使得爬行模式下的水下机器人能够实现有限时间收敛的同时并抑制抖振问题。

船舶动力舱电容型感烟探测器的设计

王博强, 赵学增, 张义勇, 王卓刚, 宋子刚, 姜健, 朱影

2024, 45(9):  3230-3239.  doi:10.12382/bgxb.2023.0816

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (4791KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为保证对船舶动力舱极早期火灾探测的及时性、准确性和可靠性,需要对烟雾浓度检测原理进行改进和烟雾浓度算法的创新。基于电容式检测元胞结构对烟雾浓度检测原理进行全新设计,并采用多尺度烟雾粒子浓度检测算法对检测信号进行处理,以计算出烟雾粒子浓度。试验结果表明:新设计的探测器可实现对0~10% obs/m浓度烟雾粒子的有效检测,检测精度高于百万分比浓度(Parts Per Million, PPM)级;探测器的灵敏度可以达到PPM级;在存在一定浓度的油气和不同粒径灰尘的使用环境中,仍能实现高于PPM级精度的烟雾粒子浓度检测。

基于局部最优点的GNSS分布式压制干扰源部署算法

刘志衡, 刘伟平, 焦博

2024, 45(9):  3240-3252.  doi:10.12382/bgxb.2023.1022

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (9881KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为实现对特定区域卫星导航信号进行有效管制,通常可以使用压制干扰源对全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)实施导航干扰,而GNSS干扰源的部署方案将直接决定能否取得理想干扰效果。以单GNSS干扰源可视域分析方法为基础,研究GNSS干扰源分布式部署算法,在对传统排列组合算法分析的基础上提出计算效率更高的全局搜索算法。当任务区域增大时,为了进一步提高算法效率,在全局搜索算法的基础上又引入局部最优点的概念,提出一种基于局部最优点的优化搜索算法,且当局部最优点等级为0阶时,全局搜索算法与基于局部最优点的优化搜索算法互为等价,从而保证两种算法的数学统一。实验分析结果表明:当任务区域较小时,与传统排列组合算法相比,采用全局搜索算法能够在结果差异不大的情况下将计算效率提升99%以上;当任务区域较大时,与全局搜索算法相比,采用不同等级局部最优点的优化搜索算法,能够进一步将计算效率提升60%~97%。

小型宽频带双极化电磁兼容性测试天线的设计与实现

秦阳榛, 路宏敏, 乌扶临, 陈鹏, 刘玄

2024, 45(9):  3253-3260.  doi:10.12382/bgxb.2023.0670

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (5752KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为解决飞行器舱段等特定狭小空间内的电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility, EMC)现场测试需求,设计与实现一款新型的小型宽频带双极化EMC测试天线。基于传统Vivaldi天线性能分析,采用修型设计并优化天线表面电流分布,设计一款新型宽频带单极化天线;运用非对称双极化设计方法,并组合两幅新型单极化天线,设计一款高隔离度的双极化EMC测试天线。仿真分析和实测结果表明:双极化EMC测试天线的工作频带为0.33~3.40GHz(电压驻波比小于2),工作频带内天线方向图无裂瓣且增益平坦,天线系数达到17~36dB/m,双端口隔离度优于35dB;双极化EMC测试天线的尺寸为450mm×450mm×450mm,适用于飞行器舱段等狭小空间内EMC辐射发射现场测试,有助于测试效率提升。

图网络在线异常检测跨域耦合模型优化方法

孙旋迪, 申晓红, 王海燕, 闫永胜, 锁健

2024, 45(9):  3261-3273.  doi:10.12382/bgxb.2024.0076

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (6072KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

图网络在线异常检测模型在导弹系统网络通信模式监控、雷达系统恶意攻击识别,以及战机控制系统网络活动监测等应用领域中发挥着至关重要的作用。该检测模型将图谱域信号处理模型与时域检测模型相耦合,其高阶非线性处理过程给以高精度检测为导向的跨域耦合异常检测的模型优化带来了巨大挑战。针对此问题,提出了一种图网络在线异常检测跨域耦合模型优化方法。该方法关注高阶非线性跨域耦合检测模型处理信号空时相关性,通过对图网络跨域耦合模型处理信号统计特性的精细推导,揭示该检测模型的空时耦合机理及耦合过程对检测性能的影响,为模型中关键参数的选择提供了依据,弥补了该领域以往仅依赖简化模型和经验进行参数选择的不足。仿真及外场试验结果表明:所提模型优化方法在确保图网络异常检测稳健性的同时,显著提高了检测准确率。

基于空间偏振混叠特性的红外偏振视频目标跟踪

乔新博, 赵永强, 张景程

2024, 45(9):  3274-3287.  doi:10.12382/bgxb.2023.0600

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (10785KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于分焦平面的红外偏振摄像仪体积小、实时性好、精确度高,并能有效应对复杂天候与红外伪装等干扰,但输出的偏振马赛克视频需要去马赛克并计算偏振参数,这种耗时较长且存在误差的处理方式限制了该设备在实时目标跟踪领域的应用。为解决这一问题,分析了红外偏振马赛克图像中空间信息与偏振信息的混叠特性,提出基于空间偏振混叠梯度的马赛克图像空间偏振梯度方向直方图特征。特征利用偏振通道之间的空间相关性,设计空间梯度算子获取图像的空间信息,并利用偏振伪全色图像与偏振通道之间的关联性设计偏振梯度算子,结合图像空间信息与偏振信息构建目标特征。将该特征应用于AutoTrack目标跟踪方法,实现了基于空间-偏振混叠信息的实时红外偏振视频目标跟踪。在实拍的红外偏振马赛克视频数据上的实验结果表明,该特征提取方法可提高红外偏振图像的目标跟踪实时性和准确性,并有效利用马赛克图像的偏振信息。

SERF原子自旋陀螺仪中的碱金属气室无磁加热高精度温度控制

刘进容, 李伟

2024, 45(9):  3288-3296.  doi:10.12382/bgxb.2023.0727

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (3914KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

碱金属气室的温度波动与磁噪声是制约无自旋交换弛豫原子自旋陀螺仪灵敏度提升的关键因素。针对这两个问题,采用激光加热方式对气室进行无磁加热,从根本上消除磁噪声,在气室加热面及相邻上下两面装载石墨烯薄膜,进行光热转换、热传导以及避免杂散光干扰;采用线性自抗扰控制(Linear Active Disturbance Rejection Control,LADRC)与热管理技术相结合的方式,提高碱金属气室的控温精度与稳定度。设计基于温控系统的线性自抗扰控制器;从热传导、热对流、热辐射三方面出发设计热结构,优选石墨烯薄膜;搭建碱金属气室温控系统实验平台。研究结果表明,采用LADRC与热管理技术的碱金属气室温控系统的控温精度为±0.003℃,控温稳定度为 6mK。 所得研究结果为后续原子自旋陀螺仪灵敏度的提升奠定了基础。

基于改进EMD和ARMA的MEMS陀螺仪随机误差补偿方法

曾鑫, 先苏杰, 王康, 司鹏, 吴志林

2024, 45(9):  3297-3306.  doi:10.12382/bgxb.2023.0738

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (6827KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)陀螺仪的随机误差限制了其测量精度。为了降低MEMS陀螺仪的随机误差,提出一种基于改进的经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)和优化的自回归滑动平均(Autoregressive Moving Average,ARMA)模型的方法。该方法在传统EMD的基础上,结合Hausdorff距离和累积标准化模态均值以提取信号中的噪声和趋势项,对剩余信号进行ARMA建模和滤波。采用沙猫群优化算法优化建模的定阶过程,采用改进的自适应滤波补偿随机误差。试验结果表明:相较于传统EMD和传统ARMA方法,新方法在静态试验中得到的均方根误差分别降低52.5%和34.4%,在动态试验中得到的均方根误差分别降低50%和32.35%;新方法有效抑制了随机误差,提升了MEMS陀螺仪的使用精度。

高压膜片破膜压力阈值及影响因素

吴春尧, 宋春明, 李干, 徐观淦, 韩彤

2024, 45(9):  3307-3316.  doi:10.12382/bgxb.2023.0886

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (4750KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为了获得二级轻气炮中1Cr18Ni9Ti钢制高压膜片破膜压力阈值、探究开槽形状参数对压力阈值的影响,开展高压膜片在液压加载下的破膜实验,得到高压膜片的破膜阈值及破坏形态。在实验基础上,通过大变形理论建立高压膜片受压理论模型,推导出极限荷载值计算方法;利用有限元分析软件进行有限元模拟,分析开裂过程中有效应变的变化规律,并进行不同开槽深度、开槽角度及开槽形状的有限元模拟研究。研究结果表明:通过大变形理论求解得到的破膜压力阈值与液压加载实验结果吻合较好,计算所得结果与静载实验十分接近;开槽深度、角度、形状的改变均对破膜压力阈值造成影响,开槽深度及角度的减小、槽型为圆弧形均会引起破膜压力阈值的增大;当开槽深度小于某一定值时,膜片的破坏位置将会发生改变。