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2024年 第45卷 第S2期    刊出日期：2024-12-10

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海洋自主无人系统跨域协同任务规划模型与技术发展研究

王亮, 徐同乐, 肖玉杰, 李烨, 靳子荣, 郑升武

2024, 45(S2):  1-8.  doi:10.12382/bgxb.2024.0833

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跨域协同任务规划是无人系统实现集群化、自主化、多功能化的关键技术和重要支撑。主要聚焦海洋自主无人系统,阐述了无人系统跨域协同任务规划的基本概念和原则特点,分析了跨域无人集群典型应用案例,提出了无人系统跨域协同任务规划的控制结构和基本流程,构建了分布式任务规划模型,并通过剖析现阶段存在的突出问题,总结了下一步研究展望,以期为我国海洋自主无人系统建设和发展提供一定的参考。

多域集群分布式智能协同自主控制技术研究现状与展望

高志发, 周宇, 杨航, 兰青, 李宇哲, 高慧, 张振华

2024, 45(S2):  9-16.  doi:10.12382/bgxb.2024.0866

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随着智能协同算法与自主化技术在空、天、海装备领域中的广泛应用,多域集群分布式协同自主控制技术得到深入研究,并显著提升了无人装备的智能自主化程度。从多域集群分布式智能自主控制技术的发展需求出发,系统梳理多域协同领域相关文献和多域集群分布式协同控制技术的国内外研究现状;深入分析了多域集群协同自主控制技术策略方法、重点研究方向和前沿方法;通过总结相关关键技术与方法,讨论了其在未来发展趋势。为提升无人集群系统协同自主控制能力提供参考。

高能激光武器与垂发型舰空导弹协同作战火力兼容判别研究

刘深林, 张超, 陈志华

2024, 45(S2):  17-24.  doi:10.12382/bgxb.2024.0870

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高能激光武器加入水面舰艇武器库是未来趋势,为了将高能激光武器的作用发挥到最大,研究高能激光武器与垂发型舰空导弹协同作战时的火力兼容判别具有重大意义。针对高能激光武器与垂发型舰空导弹存在的火力冲突问题,建立高能激光武器的弹道模型与毁伤模型、垂发型舰空导弹的弹道模型与散布体模型、高能激光武器与垂发型舰空导弹空域资源模型。通过分析高能激光武器与垂发型舰空导弹之间的冲突情况,从我方导弹受到激光光束辐照的能量实际情况出发,根据激光的毁伤机理将火力兼容判别进一步细分为有冲突不兼容、有冲突可兼容、无冲突可兼容的3种情况,从而构建高能激光武器与垂发型舰空导弹的火力兼容判别模型。仿真结果表明,该火力兼容判别模型较为精准地描述了激光武器与垂发型舰空导弹的火力兼容类型,能够有效地给出火力兼容信息,为后续的冲突消解提供了理论依据。

无人机蜂群攻击意图判断方法研究

孙海文, 韩啸, 陈婷, 李丹, 李烨, 靳子荣

2024, 45(S2):  25-35.  doi:10.12382/bgxb.2024.0851

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无人机蜂群攻击意图判断涉及较多模糊不确定性因素,且判断过程属于不确定性推理过程,针对无人机蜂群攻击意图判断问题,提出一种基于离散动态贝叶斯网络-云模型的无人机蜂群攻击意图判断方法。根据无人机蜂群运用特点,构建无人机蜂群攻击意图判断指标体系,利用模糊逻辑理论将指标体系中的连续型变量转化为离散型变量,建立无人机蜂攻击意图判断方法模型,针对评估过程中指标数据缺失问题,采用前向信息修补算法进行信息预测修补。仿真分析结果表明:所提方法具有一定的容错能力,可结合前后信息进行有效判断,准确度更高。为反无人机蜂群运用指挥决策提供参考依据。

哈勃空间望远镜运行控制及规划模式研究综述

张爱成, 邹雪梅, 陈翔, 朱常明

2024, 45(S2):  36-46.  doi:10.12382/bgxb.2024.0840

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哈勃空间望远镜(Hubble Space Telescope,HST)作为首个大型且复杂的在轨空间天文观测站,其成功运行离不开NASA的主导及多个控制中心与机构的协同努力。深入探讨了哈勃任务的多机构协同管理模式,详细分析了运控中心飞行操作人员的构成及其执行的典型操控活动。同时,针对HST的数据上下行处理及转发测控模式进行了分析,并研究了其地面软件系统的架构及其自任务实施以来的升级改造情况。全面分析了哈勃开展天文观测任务的全规划流程及周期规划模式。基于哈勃任务的成功实施经验,为我国未来开展空间望远镜任务提供了具体且有益的启示。

基于KAN的舰载高功率微波武器目标威胁评估

徐洪浩, 曹巍, 章业超, 陈志华

2024, 45(S2):  47-54.  doi:10.12382/bgxb.2024.0859

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随着无人机等现代化电子设备在战场上的广泛应用,高功率微波(High Power Microwave,HPM)武器在未来海上防空作战中展现出巨大的潜力。HPM武器与常规舰载防空武器协同防空时的威胁评估成为亟待解决的核心问题,建立基于KAN(Kolmogorov-Arnold Network)的威胁评估模型,通过量化6项核心因素对来袭目标的威胁程度进行评估。仿真实验表明:KAN模型的威胁评估误差保持在0.036以下,平均误差为0.0142,优于传统的BP(Back Propagation)网络模型和FABP(Firefly Algorithm Optimized Back Propagation)网络模型。加入HPM武器后,对相应量化指标进行调整,运用KAN模型预测加入HPM武器后的目标威胁值,目标威胁值平均下降了0.0714。HPM武器的使用显著增强了舰艇的防空能力,为未来防空系统的设计提供了重要指导。

基于壁模化大涡数值模拟的喷水推进泵内湍流运动特性分析

许辉, 陈作钢, 蔡佑林

2024, 45(S2):  55-64.  doi:10.12382/bgxb.2024.0850

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尺度解析类数值模拟方法具有很高的非定常流动预报潜力,其中壁模化大涡数值模拟(Wall-modeled Large-eddy Simulation,WMLES)方法在高雷诺数下具有适用范围广、计算成本较低等优势但在喷水推进泵的数值模拟中应用有限。采用基于湍流场特征尺度分析的WMLES方法进行原型喷水推进泵及改型喷水推进泵的泵内流场数值模拟并与试验数据进行对比。结果显示,WMLES预报的两型喷水推进泵的扬程及转矩等外特性特征都与试验数据吻合极好。从泵内湍流运动特性分析的角度,WMLES方法再现了传统RANS(Reynolds-Averaged Navier-Stokes)方法难以获得的导边马蹄涡、随边角涡、叶梢集中涡、间隙泄漏涡等精细流动特征。在相同流量系数下,改型泵的马蹄涡、角涡等二次流强度明显小于原型泵,改型泵的平均极限流线也明显更为光顺,更低的能量耗散使得改型泵的工作效率相比原型泵有明显提升。分析结果证明,基于湍流场特征尺度分析的WMLES方法可用于喷水推进泵的外特性及泵内湍流运动特性的有效预报,为喷水推进泵的改进设计提供了有力的数据支撑。

进气结构对扫气性能的影响机理研究

王增全, 梁永森, 王文晓, 李红, 石达宇

2024, 45(S2):  65-72.  doi:10.12382/bgxb.2024.0867

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为探究多种进气结构对扫气性能的影响,基于进气口壁厚、进气口形状、进气口偏移量、进气口数量4种气口结构参数,开展正交试验。试验结果表明:直流扫气对置活塞二冲程柴油机的进气结构通过影响进气气流的旋流强度和流通阻力对综合性能产生影响;通过改变进气结构的进气倾角、斜面长度、斜面宽度对进气气流的旋流强度进行调整;通过改变进气结构的进气倾角、总气口接触面对流通阻力产生影响;改变进气旋流强度可以调整扫气性能,改变进气流通阻力可以抑制废气回流。研究发现进气口壁厚为调节对置活塞二冲程柴油机扫气性能的显著因素。

增材制造技术在美海军装备维修保障方面的应用分析研究

顾景轶, 李樾, 杨长胜

2024, 45(S2):  73-80.  doi:10.12382/bgxb.2024.0878

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为研究增材制造在海军装备维修保障中的应用潜力,对美国海军该技术运用情况进行深入分析。系统梳理当前增材制造技术的特点、工艺方法,在此基础上,阐述分析美海军将增材制造技术应用在装备维修保障领域的计划、现状以及面临的技术挑战;重点研究美国海军增材制造流程中测试认证环节和新的维修保障管理体系模式。提出未来海军在装备维修保障领域发展增材制造技术的启示及相关建议。

国外定向能武器与中近程防空武器协同作战火力冲突预判及消解思考

李烨, 滕哲, 王亮, 孙海文, 顾晓东, 陆凤波

2024, 45(S2):  81-89.  doi:10.12382/bgxb.2024.0892

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未来防空作战态势日益严峻,美、俄两国使用定向能武器与中近程防空武器协同作战,使单平台对空作战面临空前的火力冲突风险。聚焦定向能武器与中近程防空武器协同作战火力冲突预判、消解,以美国CHAMP高功率微波武器(CHAMP HPMW)、“拉姆”近程防空导弹、“标准2”中程防空导弹、“密集阵”近防炮为例,构建中近程防空武器、定向能武器弹道模型,分析火力冲突判据,设计火力冲突消解原则,并开展基于全流程弹道建模仿真的火力冲突消解验证,以期为定向能武器与动能武器间的火力冲突预判、消解提供创新思路。

抗火光干扰红外成像探测技术发展现状综述

吕晓英, 唐嘉钰, 吴世林, 曹渊, 刘琳

2024, 45(S2):  90-96.  doi:10.12382/bgxb.2024.0868

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在使用红外成像探测物体高温燃烧产生的火焰、物体爆炸产生的高温碎片场景时,由于红外成像视场内场景温度快速升高,导致红外成像动态范围变大、图像饱和、细节信息丢失、弱小目标被高温背景淹没等现象,针对上述问题总结出抗火光干扰高动态红外成像探测技术途径,系统介绍抗火光干扰高动态红外成像相关技术研究现状,围绕技术发展途径,分析给出抗火光干扰高动态红外成像探测技术的发展趋势。

国外水面无人艇环境感知技术前沿进展

李丹, 于邵祯, 杨华东

2024, 45(S2):  97-104.  doi:10.12382/bgxb.2024.0860

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水面无人艇(Unmanned Surface Vehicles,USV)具有机动性好、隐蔽性强、活动范围广等优点,在侦查、反潜、搜救等任务中具有广阔的应用前景,而环境感知技术是USV执行任务的基础,受到广泛关注。对国外USV环境感知技术发展现状进行调研,通过具体案例对USV环境感知技术进行定义并剖析任务难点;结合USV使用的感知设备,从单模态感知和多模态感知两个角度具体分析USV感知技术研究现状;总结分析USV暂未解决的难点并对USV环境感知技术发展给予展望。

空中群目标威胁判断优化方法

滕哲, 李烨, 邱千钧

2024, 45(S2):  105-112.  doi:10.12382/bgxb.2024.0891

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为使威胁判断方法更能体现空中群(组)目标协同的特点,提高威判结果置信度,优化了基于多属性决策的空中群目标威胁判断方法。针对群目标信息压缩的需求,建立了面向空中群目标的威判方法与模型,结合所设计的动态直觉模糊多属性威胁判断方法,评估了空中群目标作战能力和对我方之威胁程度,完成了动态直觉模糊多属性决策方法运用至威胁判断中。仿真分析结果表明,动态直觉模糊多属性决策方法对多属性决策方法扩充了时间维度,不仅适用于单时段背景下多属性决策问题,也适用于多时段背景下多属性决策问题。

规模化无人集群共识模型与协同控制方法

李诗颖, 丁应和, 孙海文, 许正, 李烨, 唐恩博

2024, 45(S2):  113-122.  doi:10.12382/bgxb.2024.0869

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针对无人系统难以应用于复杂任务场景的难题,将群体智能涌现作为研究出发点,以四旋翼无人机为研究对象,开展规模化无人集群共识模型与协同控制方法研究。设计感知视角空间剖分下的邻居优选机制和自吸引互排斥机制,生成集群空间构型,结合观点动力学中社会共识的形成机理构建观点综合机制,实现集群速度同步。提出自主分群、合群机制和主动规避与安全避障结合的避障方法,灵活调整集群规模以适应密集障碍物环境和多目标场景。验证结果表明,所提方法在仿真平台上可以应用于50架无人机的分布式集群,在多障碍物的室内、森林和城镇环境下,10架无人机集群能以5m/s的飞行速度安全穿越障碍区;所提方法在实物平台上可以应用于4架无人机的分布式集群,同时安全穿越室内障碍物区域,验证了集群模型的有效性。

浅水条件下喷水推进船航态及喷射流形态研究

杨茜, 冯榆坤, 陈作钢, 张岩

2024, 45(S2):  123-132.  doi:10.12382/bgxb.2024.0847

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为了探究浅水条件对喷水推进船航态及喷射流形态的影响,基于数值模拟方法进行不同水深条件下喷水推进船航态及喷射流形态影响规律及机理分析,并构建回归预报模型。采用雷诺时均方程建立喷水推进船自航特性数值模拟方法,开展水深条件对喷水推进船绕流场以及喷射流形态和湍动能分布的影响研究。基于多水深条件下喷水推进船航态和喷口流量数值计算结果,构建船模航态及喷射流形态回归预报模型。研究结果表明:随着水深减小,浅水阻塞效应加剧,船底压差和尾倾角增大,船体周围回流速度和吃水量也增加;船首横波系逐渐增大并与船尾横波系相互干扰,耗散能量增加;喷射流与船尾兴波交汇点随水深减小逐渐前移,径向扩散和旋度增大,推进功率下降,湍动能和水体扰动增强。研究成果可为浅水条件下喷水推进技术应用提供科学依据,提高喷水推进船在复杂水域环境中的效率和安全性。

世界航天国际合作发展:新趋势、新特点与有关思考

纪凡策, 李帅, 钱坤

2024, 45(S2):  133-138.  doi:10.12382/bgxb.2024.0879

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百年未有之大变局的加速演进深刻影响了世界航天国际合作的发展,也对我国未来的航天国际合作提出了新要求,我国航天国际合作亟需进一步完善。为了给我国开展航天国际合作活动提供参考,对世界航天国际合作发展的新趋势和新特点进行研究综述。主要从战略牵引、法律促进、国际规则、商业航天等不同方面入手,梳理世界航天国际合作发展的新趋势。并从合作环境、合作关系、合作主体等不同维度总结世界航天国际合作发展的新特点。结合世界航天国际合作发展的新趋势和新特点,提出以人类命运共同体作为我国开展航天国际合作的核心理念,以及相应的具体实践措施。

高轨海洋水色卫星综合定标与数据应用研究

陈卓一, 孙荣阳, 王福海, 李铸澎, 岳荣刚, 王成伦

2024, 45(S2):  139-145.  doi:10.12382/bgxb.2024.0673

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高轨海洋观测卫星是监测近海短时间尺度的海洋环境变化和突发灾害的有效手段。聚焦于高轨海洋水色卫星技术的综合定标与数据应用,探讨在轨海洋水色遥感器的技术现状与发展趋势,指出当前高轨海洋水色卫星在大气校正、辐射定标和传感器稳定性等方面面临的技术挑战。为了应对这些挑战,提出一种天地一体化的定标方案,该方案结合地面定标、实验室定标和在轨定标三者的优势,能够在不同阶段和条件下实现对遥感器的高精度校准。通过使用标准的辐射源和精密的测量设备,地面定标可确保在轨传感器的初始精度,而在轨定标则通过持续监测与校正,维持传感器的长期稳定性和数据一致性。研究总结了高轨海洋水色卫星技术在未来的发展方向,强调了多源遥感数据融合、智能化定标算法和自主在轨校正技术的重要性。所得研究成果旨在为海洋观测提供更加准确和可靠的数据支持,推动高轨海洋水色卫星技术在环境监测、资源管理和科学研究中的广泛应用。

国产首颗全电推进通信卫星星间分离安全性设计

潘宇倩, 方耀鹏, 魏强, 王敏, 孙国鹏, 柳翠翠, 梁新刚

2024, 45(S2):  146-152.  doi:10.12382/bgxb.2024.0880

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亚太6E卫星是国产首颗全电推通信卫星,也是全球首颗从低地球轨道到地球同步轨道实现全自主轨道转移的通信卫星。亚太6E卫星首先利用独立推进舱的化学推进系统实现快速轨道提升,接着卫星与独立推进舱分离,最终由卫星的全电推进系统完成后续轨道转移任务。星间分离是决定任务成败的关键,首先介绍亚太6E卫星星间连接与分离机构设计,接着依次对连接应力裕度、分离过程近场安全与远场安全开展分析,系统阐述全电推进平台搭配低成本运载火箭工程实践的经验与成果,对后续项目具有一定的参考意义。

基于STPA和Bow-Tie模型的地面无人平台系统安全分析方法

肖扬, 苏波, 纪超, 杨德真, 周桐

2024, 45(S2):  153-161.  doi:10.12382/bgxb.2024.0871

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随着地面无人平台(Unmanned Ground Vehicles,UGVs)在复杂作业环境中的潜在应用和战略价值日益凸显,确保其自主行为的安全性变得至关重要。提出一种结合系统理论过程分析(System-Theoretic Process Analysis,STPA)和Bow-Tie模型的地面无人平台系统安全分析方法。围绕遥控操作地面无人平台系统安全,通过STPA方法识别UGV系统中的不安全控制行为及其潜在风险,并利用Bow-Tie模型分析从损失致因场景到可能事故后果的事件链,得到风险传播路径和风险扩散路径。最终,基于Bow-Tie分析结果确定主被动安全分级控制措施,并通过自主安全控制器实现了系统安全管理。

无级转向履带车辆驾驶员转向操控行为建模与预测

杜云生, 王文硕, 魏源, 陈慧岩

2024, 45(S2):  162-169.  doi:10.12382/bgxb.2024.0877

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基于现役有人驾驶履带车辆进行无人化改造是无人履带车辆研制的有效技术途径之一。为实现某现役履带车辆无人化线控技术改造,设计车辆数据采集系统,以实现车辆状态数据与驾驶员操控数据的同步采集。依据人类驾驶员的操控数据,基于高斯混合模型对驾驶员转向操控行为进行聚类分析,并建立转向操控行为概率模型。基于不同转向类别,以车辆行驶速度和航向角偏差为模型输入,以静液马达摆臂转角为转向操控量预测真值,对驾驶员转向操控预测模型进行训练,实现对驾驶员转向操控行为准确预测,并在真实越野场景下进行验证。试验结果表明,所提转向操控预测模型可以准确地预测驾驶员转向操控。

飞行器典型舵结构的热振试验研究

王鹏飞, 刘振, 周长伟, 党天骄

2024, 45(S2):  170-175.  doi:10.12382/bgxb.2024.0865

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针对热环境下飞行器舵面动力学响应复杂多变的问题,以典型舵面结构为研究对象,设计并搭建一种典型舵结构加热振动试验平台,开展不同热环境下舵面的热振试验研究,从而获取结构在不同热环境下的的传递函数。研究结果表明:该试验台可以针对典型舵结构两侧进行较为均匀的加热,并通过振动台施加外载荷来还原结构在真实飞行时的响应特性;该试验方法可进行20℃~600℃的飞行器热-振联合试验。

飞射物撞击预应力钢筋混凝土靶板试验研究

董军, 蒋迪, 孙亮, 宋孟燕, 陈飞, 刘蒙莎, 任义珂

2024, 45(S2):  176-185.  doi:10.12382/bgxb.2024.0858

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以大飞机撞击为应用研究背景,开展飞射物撞击预应力钢筋混凝土靶板试验研究。采用1:6的几何缩比率,设计与飞射物等效的缩比样品和预应力钢筋混凝土靶板,采用有限元分析软件构建碰撞模型,计算不同速度下2种结构缩比样品对靶板的撞击毁伤效果。采用气炮进行实物加载试验,通过与仿真计算结果进行分析对比,获得2种结构缩比样品对200mm厚预应力钢筋混凝土的临界侵彻速度。所得结果可为直观预判/评估核电厂预应力钢筋混凝土安全壳冲击响应和破坏模式提供基础数据,也可为原型碰撞试验方案提供设计参考和依据。

爆炸毁伤元素对人员杀伤等级评估研究

李引, 邓国强

2024, 45(S2):  186-192.  doi:10.12382/bgxb.2024.0857

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人员是战争中的关键因素。为评估爆炸毁伤元素对人员的杀伤效能,借助数值模拟、实验及理论计算工具,结合人员杀伤判据开展冲击波、热效应及弹片3种毁伤元对人员的杀伤效能评估。划分冲击波超压对人员的杀伤区域,建立比例爆距与人员杀伤等级间的关系,得出最小的人员杀伤安全比例爆距Z为8.155m/kg^1/3;计算爆炸热效应空间分布,提出自由场非云爆或温压弹不适于单独评估热效应对人员的杀伤效应;数值模拟计算破片生成过程,得出破片质量、数量及速度等并与理论计算结果对照,评估弹片比动能对人员的杀伤效应。所得结论可为战斗部设计及战场人员防护提供参考。

爆炸荷载下预应力T型梁毁伤效应数值仿真分析

张见升, 景建斌, 孙浩, 王西泉, 李波

2024, 45(S2):  193-198.  doi:10.12382/bgxb.2024.0961

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针对爆炸荷载下预应力T型梁结构毁伤效应问题,采用非线性有限元软件建立了1:3复杂预应力T型梁钢混结构有限元模型,设计了钢筋梁单元与实体混凝土单元之间的网格尺寸匹配与协调性,预应力钢绞线、梁肋钢筋、翼缘板钢筋、横隔梁钢筋之间的耦合性,并采用降温预应力筋收缩法,灵活控制了预应力与T梁单元之间量值传递的准确加载,并对有限元仿真结果与试验结果进行比较,结果表明:数值仿真与试验毁伤情况基本吻合;相同位置处冲击波超压仿真值与试验测试值相对误差不超过20%,验证了数值仿真模型的有效性。可为后续钢混框架结构易损性分析和抗爆性能设计提供仿真方法和数据支撑。

多因素下弹体跨介质入水试验系统构建

韩向东, 王西泉, 李超, 陈俊彪, 李军智, 封慧勇, 魏雪梅

2024, 45(S2):  199-207.  doi:10.12382/bgxb.2024.0950

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为综合开展不同运动特性与运行环境属性相互耦合下的弹体跨介质入水试验,开展多功能试验系统的构建,主要包含发射分系统、参数测量分系统、介质属性分系统。发射分系统主要用于开展多因素相互耦合下的弹体跨介质入水试验,并通过数值仿真对发射分系统进行校核,结果表明发射分系统安全可靠,可用来正常开展试验。参数测量分系统主要通过高速摄影相机定性观测弹体跨介质入水过程空泡的时空演化与通过加速度传感器定量测量加速度的实时变化。介质属性分系统主要用于构建具有不同黏度与密度的运行环境。试验所获得的空泡与加速度的整体变化表明所构建的试验系统可完全用于开展弹体跨介质入水试验。

基于光滑粒子流体动力学数值仿真方法的武器系统冲击损伤虚拟试验

李鹏飞, 夏洪利, 侯川玉, 周宇琦, 缪海斌

2024, 45(S2):  208-214.  doi:10.12382/bgxb.2024.0959

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冲击损伤问题广泛存在于各类武器装备中并严重影响装备使用及寿命,目前针对冲击损伤的虚拟试验研究尚没有普遍适用的基础模型。围绕冲击损伤虚拟试验基础模型构建问题,对光滑流体动力学基本原理及其数值仿真方法在冲击损伤虚拟试验中的应用展开深入论述。构建改进的光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)数值计算模型,对物理模型的粒子化处理、材料边界处理等问题进行详细论述。对典型的刚性颗粒冲击铜靶板问题进行仿真计算,验证仿真可靠性和计算准确性,并对刚性颗粒不同棱角接触靶板的损伤情况进行对比分析,以充分说明SPH方法在冲击损伤虚拟试验中的适用性。

水下爆炸作用下典型舰船目标毁伤特性

剡小军, 孙浩, 马林, 张旭辉, 吴曦, 雍顺宁

2024, 45(S2):  215-221.  doi:10.12382/bgxb.2024.0960

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作为海上战争的主要平台,舰船目标时刻面临多样化威胁,其中水下爆炸无疑是最具破坏力的一种。为深入了解水下爆炸作用下舰船结构毁伤和动响应特征,建立阿利伯克级驱逐舰简化模型,利用非线性有限元软件开展全舰结构水下爆炸数值仿真计算,分析不同爆炸距离下舰船毁伤破坏过程以及重点位置过载加速度特性。研究结果表明,近场水下爆炸作用下舰船破坏形式以局部大破口为主,远场水下爆炸对舰船的破坏以整体的鞭状运动为主。

耦合驱动的滑移转向轮式车辆模型与动态特性

刘祺慧, 吴维, 潘丰

2024, 45(S2):  222-230.  doi:10.12382/bgxb.2024.0061

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滑移转向轮式车辆应用领域广泛,掌握驱动系统对车辆直驶、转向性能的影响是实现其正向设计的基础。针对全液压驱动滑移转向车辆设计分析需求,基于全液压驱动滑移转向车辆系统原理,建立液压驱动系统和车辆动力学系统耦合仿真模型,结合具体车辆参数,仿真分析车辆直驶和转向工况特性,得到车辆行驶过程中液压系统的动态响应特性,并通过实车验证模型的仿真结果。研究结果表明:道路阻力、车速和驾驶员操作等时变参数对直驶液压驱动系统压力影响较大,转向液压驱动系统压力与动态转向阻力强相关;耦合驱动的车辆仿真模型能够实现车辆运动状态与驱动系统状态的耦合仿真,可用于驱动系统特性和车辆动力学特性的耦合分析。

未爆弹药安全化处置关键技术

员康, 党峰, 韩向东, 李云超, 刘雨昭, 李璐, 程成

2024, 45(S2):  231-239.  doi:10.12382/bgxb.2024.0683

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未爆弹药是指已被解除保险、起爆、点火或以其他方式准备使用或已经使用,因各种原因可能在点火、投掷、发射、掩埋后由于引信失效、功能失灵、设计缺陷等原因没有爆炸的弹药。阐述了未爆弹药安全化处置技术国内外研究现状,分析了未爆弹药磁法探测、声磁结合探测、光学探测等未爆弹探测技术,以及烧毁处理、爆破销毁、切割处理等非接触处置销毁技术原理,并总结了不同探测及处置技术的优缺点及适用场景。提出水下未爆弹药探测及处置技术是当前国防领域重点关注的问题,也是研究热点。未爆弹药安全化处置关键技术研究可为未来无人化、安全化、环保化的未爆弹探测处理提供理论基础。

内嵌飞行动力学的高动态飞行器惯性基深耦合导航方法

杨子傲, 曲麒富, 孙海文, 李烨, 嵇振涛

2024, 45(S2):  240-250.  doi:10.12382/bgxb.2024.0780

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为研究不依赖卫星的高动态飞行器自主导航方法,建立高动态飞行器的飞行动力学模型。采用数值积分法,解算出高动态飞行器轨迹信息,分析高动态飞行器飞行误差特性,并生成虚拟惯导数据。基于飞行误差特性,提出一种利用实测惯导数据与虚拟惯导数据动态加权的导航解算方法,并依靠“速度+姿态”匹配卡尔曼滤波方法进一步抑制导航误差。通过对内嵌飞行动力学的惯性基深耦合导航方法进行仿真,验证所提出的深耦合导航方法。仿真结果表明,新方法能够大幅度提升导航精度,在预置飞行轨迹偏差程度不同的情况下,新方法对导航效果的提升幅度分别达到97.1%、72.9%和40%。

全尺寸圆锥-球缺组合药型罩聚能战斗部毁伤试验

周方毅, 詹发民, 黄雪峰, 鞠翔宇, 姜涛

2024, 45(S2):  251-258.  doi:10.12382/bgxb.2024.0084

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为提升聚能战斗部毁伤性能,基于圆锥-球缺组合药型罩战斗部的起爆机理,设计并加工一种全尺寸圆锥-球缺组合药型罩聚能战斗部及含水夹层结构靶板,进行战斗部对靶板的水下爆炸毁伤试验。试验结果表明:该聚能战斗部能够完全穿透10mm非耐压壳体+1000mm中间水层+40mm耐压壳体靶板的含水夹层结构靶板,并对后效靶板的穿甲深度达到130mm以上。该组合药型罩结构有利于提升战斗部对含水夹层目标的毁伤效果,对于提升战斗部威力提供了有效的途径。

多刚体尾控弹的扰流片气动特性与控制机理研究

雒鑫瑞, 张盟, 邓志红, 沈凯, 姜志皓

2024, 45(S2):  259-270.  doi:10.12382/bgxb.2024.0781

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现代战争对远程打击精度要求提升,传统非制导武器已难以满足需求,制导武器越来越受关注。扰流片作为控制执行机构,对其在不同工况下的气动特性认识不足,控制机理尚不明确。通过数值模拟和弹道分析相结合的方式,深入研究扰流片在不同高度、跨度和轴向位置下的气动性能变化以及其原理。使用数据结合纹影图、流线图等手段,分析了不同马赫数下附加力和力矩变化的原因。研究结果表明,扰流片的不同参数对附加力、力矩和控阻比具有显著影响。其中,附加轴向力直接影响了弹丸射程,附加法向力与附加力矩影响了弹丸的修正能力。研究为未来的扰流片设计与控制系统的优化提供了重要参考。

双旋尾控弹全周期自由旋振运动分析

钟鼎, 嵇振涛, 杨鹏翔, 张鑫烨, 姜志皓

2024, 45(S2):  271-282.  doi:10.12382/bgxb.2024.0782

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目前,制导化改造的双旋构型成为了提升弹药打击精度的一种有效方法。研究一种新型双旋尾控弹的全周期扰动运动特性,基于理想轴承假设和非滚转坐标系,建立双旋尾控弹的7自由度弹道模型。采用系数冻结法和小扰动假设对弹道方程进行线性化,获得了全周期扰动运动方程,并将其表示为状态空间形式。选择理想弹道上的特征点,采用数值计算方法获得全周期自由扰动运动解的模态,双旋弹的自由扰动运动表现为一种衰减旋振运动,讨论不同初始偏差下旋振运动解的形式。分析数值计算结果表明:双旋尾控弹在纵侧向运动上表现出了强烈的耦合特征;扰动下的旋振运动可分为长周期和短周期两个阶段,攻角偏量收敛速度慢,且不同攻角偏量的模态幅值具有不同的分布规律,为角运动和制导率设计奠定了基础。

自然破片战斗部静态威力场重构方法

冯昌林, 施锐, 张兵, 王晓东, 廖莎莎

2024, 45(S2):  283-292.  doi:10.12382/bgxb.2024.0838

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战斗部威力是毁伤效应计算的载荷输入,如何精准构建战斗部静态威力场模型,成为评判毁伤评估任务准确性的一项重要工作。针对自然破片战斗部的自身特点,通过数值仿真、理论解析和试验校核相结合,提出一种战斗部静态威力场重构方法,即以数值仿真模型计算结果为基础构建破片威力场原始模型,以经典解析理论构建冲击波威力场原始模型,同时结合试验样本数据对威力场关键表征量进行逐项修正。通过实例算例表明,运用该重构方法建立的自然破片战斗部威力场可以准确描述真实战斗部威力特性,可有效应用于战斗部性能评估,武器装备效能评估等相关领域。

燃烧爆炸品工程安全防护体系现状及问题分析

马志伟, 李园, 郭明哲, 孙谋

2024, 45(S2):  293-304.  doi:10.12382/bgxb.2024.0931

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分析发爆体系的空气冲击波、破片、热辐射等燃爆效应及传播规律,以及受爆体系中人员、设备设施及其他燃烧爆炸品(以下简称燃爆品)能够承受的容许程度,介绍由密闭抗爆结构、人员掩体、防护屏障、安全距离等构成的燃爆品生产制造典型工程防护措施。结合工程实践经验,从节约土地资源、进一步平衡工程防护的有效性及经济合理性出发,提出需要持续深入研究完善不同场景燃烧爆炸效应量化评估方法、事故造成毁伤程度的量化评估方法及风险可接受准则、工程防护措施有效性量化评估及优化方法等三方面问题。

RC桥墩的爆炸毁伤规律及快速计算模型

姜豪杰, 彭永, 孙宇雁, 王子国, 徐佳沛

2024, 45(S2):  305-316.  doi:10.12382/bgxb.2024.0966

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针对爆炸作用下钢筋混凝土(Reinforced concrete,RC)桥墩的毁伤效应预测问题,基于数值模拟方法详细讨论炸药当量、爆炸距离、爆炸高度、桥墩直径、纵筋配筋率、箍筋配筋率和轴压比等参数对RC桥墩损伤破坏形态以及残余承载力的影响,获得爆炸荷载作用下典型陆地足尺RC桥墩的毁伤破坏规律以及残余承载性能,随着爆炸高度的增大,地面反射作用减弱使得桥墩残余承载力增加,并且适当增大桥墩轴压比可提升桥墩的残余承载力。采用分项系数法,以爆炸后RC桥墩的残余承载能力为指标,提出同时考虑宽域范围爆炸参数和RC桥墩构件参数以及初始受压状态影响的圆形RC桥墩毁伤效应计算公式,可对典型桥墩爆炸毁伤进行快速预测。

空地协同侦察任务派单算法研究

孙玉洁, 苏波, 段乐毅, 纪超, 杨超男

2024, 45(S2):  317-328.  doi:10.12382/bgxb.2024.0319

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针对空地异构无人系统协同侦察的任务分配问题,提出一种面向侦察任务和通信中继任务的两阶段混合任务派单(Two-stage Mixed Task Assignment,TMTA)算法。基于各无人智能体的侦察距离、通信中继距离及目标位置,构建侦察位置与通信中继位置的备选集。以任务时效性与路径代价为目标函数,结合侦察任务/通信中继任务完成约束、任务位置选择/任务执行时间与任务路径的耦合约束,以及路径连续性等约束,构建侦察与通信中继任务派单模型。针对派单模型的非线性特征,综合集合覆盖算法、匈牙利算法和遗传算法的优势,设计TMTA算法,实现了模型的高效求解。通过实验对TMTA算法进行验证。实验结果表明,TMTA算法在任务时效性与无人系统行驶成本上均优于基准派单算法。