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2025年 第46卷 第7期    刊出日期：2025-07-31

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基于压差分离的多药号适应性尾架前抛技术

王猛, 林文琦, 崔青春, 韩璇璇

2025, 46(7):  240752.  doi:10.12382/bgxb.2024.0752

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受火炮结构与装药形式等因素影响,尾架与弹丸稳定分离及其前抛已成为后装填迫榴炮无人化发展的主要瓶颈之一,但该方面研究尚无资料可以借鉴。为弥补上述空白,提出一种基于压差分离的多药号适应性尾架前抛技术,设计了一种适应多药号发射的新型尾架,通过建立内弹道模型、刚强度模型、气体流动模型与尾架脱离模型,深入分析了尾架与弹丸分离的稳定域与非稳定域,并提出了通过孔径调整稳定域的策略,总结了气室孔径、气室压强与尾架脱离位置间相互作用的普适性规律以及该过程中弹丸初速、分离速度等参数之间的关系;以某后装填迫榴炮举例分析,结果表明:剪切销横截面半径应小于4.27mm,气室壁厚应大于6.16mm,可实现多药号尾架前抛的气孔半径应在1.00mm至2.75mm,以1.80mm为界分为1.00mm至1.80mm的稳定域和1.80mm至2.75mm的非稳定域,且气孔半径越居中,尾架脱离位置的差异性越大。上述研究将为后装填迫榴炮尾架前抛与无人化技术的发展奠定理论与技术基础。

水陆两栖车辆水上航行研究综述

王野, 陈慧岩, 席军强, 于会龙

2025, 46(7):  240156.  doi:10.12382/bgxb.2024.0156

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两栖车辆是一种能够在水陆两种环境中行驶的机动平台,在军事和民用领域都具有重要的应用价值和发展潜力。回顾了水陆两栖车辆的发展历程,对比分析了不同类型的两栖车辆的特点和发展趋势,从建模与仿真、高速两栖车辆设计、航行控制3个方面阐述了两栖车辆水上航行研究中的关键技术,结合水上无人技术的研究进展,探讨了两栖车辆实现水上航行无人化的难点和挑战,并对两栖车辆的未来研究方向进行了展望。

模糊认知图研究进展及其在无人系统中的应用

陈军, 佟龑, 牛轶峰, 于宏渤, 李霓, 张馨予

2025, 46(7):  240804.  doi:10.12382/bgxb.2024.0804

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模糊认知图作为一种兼具模糊推理和类神经网络特征的知识图解软计算模型,与第3代人工智能知识与数据双驱动的发展方向高度契合,已被广泛应用于各个领域。首先,介绍模糊认知图理论的基本概念和原理,从构建方法、学习算法、拓展模型3个方面系统地分析模糊认知图的最新研究进展和存在的主要问题,总结未来研究的主要方向和重点内容;其次,全面梳理和归纳模糊认知图在无人系统(单无人系统、多无人系统、无人-有人系统)中的应用研究情况;最后,通过详细分析自主智能驱动的单无人系统、群体智能驱动的多无人系统以及互信智能驱动的无人-有人系统的技术需求,深入讨论未来模糊认知图在无人系统应用中的重点研究内容和主要研究思路。

融合行为基元优化与博弈的轨迹跟踪控制方法

王博洋, 李欣萍, 宋俊杰, 关海杰, 刘海鸥, 陈慧岩

2025, 46(7):  240575.  doi:10.12382/bgxb.2024.0575

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为解决以拟人化行为基元序列为期望轨迹的无人车轨迹跟踪控制问题,提出了一种行为基元离线优化与在线博弈协调相结合的轨迹跟踪控制方法。以从真实驾驶数据中直接提取出的行为基元库为根基,通过基于模型的非线性优化方法,生成满足车辆运动学特性约束的行为基元库;通过粒子群算法离线寻优得到行为基元库中各类别基元的最优控制参量,并采用多层感知机建立控制器最优参量与行为基元类别之间的映射关系;在对基元内控制参量进行优化的基础上,以在线博弈协调控制方法为核心,实现行为基元间的最优控制参量生成。试验结果表明,所提出的融合行为基元优化与博弈的控制方法,能够显著提升对行为基元序列的跟踪控制精度,并有效解决各独立行为基元间的稳定平滑过渡问题。

湿式多片换挡离合器温度场综合优化方法

赵钦, 郑怡扬, 于亮, 刘宇键, 党国强, 董懿

2025, 46(7):  240699.  doi:10.12382/bgxb.2024.0699

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为解决湿式多片换挡离合器摩擦元件径向温差过大产生的热翘曲等热失效问题,开展了摩擦元件径向接触压力均匀化和摩擦系数梯度化的数值仿真和试验研究。首先基于离合器的紧凑结构,设计并拓扑优化了压板结构,提升了压板刚度,减轻了摩擦元件的变形趋势,使定工况下各摩擦元件的最大压差和温差分别降低了28.64%和28.48%;然后对摩擦片表面进行织构处理和试验,发现摩擦系数随织构线密度增大而减小,提出了织构密度沿摩擦片径向递减的梯度化设计方法,使定工况下最大温差降低17.69%。最后综合应用优化压板和织构摩擦片,使径向接触压力均匀化和摩擦系数沿径向递减,相比于原始设计,摩擦元件的最大温差和热弯矩分别降低了41.73%和45.33%。研究为更高功率密度离合器设计提供了理论基础。

基于PSO-RNN算法的多级感应线圈炮非参数建模与出口速度预测

秦涛涛, 季思源, 雷琳, 郑占锋

2025, 46(7):  240616.  doi:10.12382/bgxb.2024.0616

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针对多级同步感应线圈发射器建模涉及多物理场耦合、现有优化方法迭代时间长等问题,基于粒子群优化-循环神经网络(Particle Swarm Optimization-Recurrent Neural Network,PSO-RNN)算法建立多级同步感应线圈发射器非参数模型,并进行电枢出口速度预测。通过正交结合随机实验的方法,获得以线圈匝数、触发时间、触发位置为输入,出口速度为输出的样本集;采用循环神经网络算法对样本集进行训练并建立非参数模型;通过粒子群优化算法进一步优化RNN神经网络参数,提高非参数模型的预测性能;采用建立的模型预测出口速度并与实验结果对比。结果表明:所建立非参数模型的均方预测误差、平均绝对百分比误差、均方根误差分别为0.0028、0.036、2.18,且经过PSO优化后模型的3项评价指标分别降低39%、38%、46%,提高了预测性能;PSO-RNN非参数模型的一致性较好且预测的平均值与实验测得的出口速度相差1.2m/s,误差百分比为1.8%,小于标准值5%。将PSO-RNN算法用于同步感应线圈发射器的非参数建模可行且对出口速度的预测较为准确,可为多级同步感应线圈发射器的工程设计提供新思路。

在弹道冲击条件下超高分子量聚乙烯纤维复合材料板破坏模式

甄泓, 肖李军, 杜成鑫, 宋卫东

2025, 46(7):  240725.  doi:10.12382/bgxb.2024.0725

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超高分子量聚乙烯因其轻质和超强的机械性能而广泛应用于防护领域,可以有效抵御弹丸冲击,然而其细观抗侵彻机理及弹道冲击破坏模式还有待进一步研究。主要以二维机织和单向超高分子量聚乙烯复合材料为研究对象,建立了考虑纤维复合材料细观结构特征的弹道冲击有限元分析模型,针对不同厚度、不同纤维铺层数的复合材料板开展了正/斜侵彻数值模拟,并与试验结果进行了对比分析,验证了数值模拟结果的可靠性。在此基础上,研究了复合材料板在不同冲击条件下的破坏模式与能量吸收特性。结果表明,不同速度下复合材料板的破坏模式大致相同,速度越低靶板的变形区域越大,靶板吸收的能量越少,这反映了材料在低速冲击下更趋向于发生大范围塑性变形而非局部脆性断裂;随着侵彻角度的减小,弹丸与目标材料的相互作用时间显著增加,促进了能量的传递与吸收。研究不仅深入探讨了超高分子量聚乙烯复合材料的弹道冲击力学响应,还明确了不同冲击条件下材料的破坏模式与能量吸收机制,为设计具有高效抗侵彻性能的复合材料靶板提供了坚实的理论基础。

冲击波与破片联合加载下聚脲增强多层抗爆结构的防护特性

马东, 王成, 邵楠, 韦建树

2025, 46(7):  240798.  doi:10.12382/bgxb.2024.0798

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为研究聚脲涂层对抗爆结构防护性能影响,提出了一种聚脲增强多层复合抗爆结构,分析了抗爆结构在冲击波与破片联合载荷作用下的防护特性。计算并获取了炸药的超压拟合公式,采用激光三维扫描仪测量了抗爆结构在联合载荷作用下的离面位移,超压与位移的实验结果与模拟结果吻合较好。研究结果表明,聚脲涂层所在的位置极大地影响抗爆结构的防护效果。涂层位于夹芯钢板迎爆面时的防护效果比涂层位于面板以及夹芯钢板的背爆面更好,可以有效减少破片的穿透率与着靶数,削弱联合载荷最终作用于背板的能量,降低背板中心的振动幅度与振动加速度。这项研究可以为多层抗爆结构的设计提供参考。

冲击波载荷下含裂纹复合固体推进剂动态响应及损伤演化

王冉, 张益铭, 郭松林, 王灏森, 王宁飞, 武毅

2025, 46(7):  240778.  doi:10.12382/bgxb.2024.0778

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含有裂纹缺陷的固体推进剂在服役周期内受到冲击波载荷影响易引发裂纹扩展,严重影响固体推进剂的结构完整性。为探究端羟基聚丁二烯推进剂在不同冲击波强度下的动态力学响应和缺陷损伤演化行为,采用激波管装置,结合纹影成像和3D-DIC技术,在0.3~0.9MPa的压力范围内,对无裂纹缺陷推进剂试样及含十字裂纹缺陷推进剂试样进行了冲击波加载实验,捕捉了推进剂的动态变形及损伤演化过程。结果表明,无裂纹缺陷试样变形呈抛物线形状,试样变形随冲击压力增大而增大。不同裂纹缺陷深度试样在0.9MPa冲击压力下,呈现出不同程度的裂纹扩展,多重冲击会叠加损伤,临界失效裂纹深度比例为50%~75%。残样分析显示基体裂纹、颗粒脱粘和颗粒断裂是惰性推进剂主要的失效机制。该结果对评估点火冲击条件下固体火箭发动机的结构完整性具有一定的参考价值。

聚脲/纤维复合结构的抗侵彻性能试验与数值仿真

龚晓慧, 饶国宁, 周如东, 朱晓丰, 孔德成, 孟辰宇

2025, 46(7):  240709.  doi:10.12382/bgxb.2024.0709

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为增强和测试材料结构的抗破片侵彻能力,采用聚脲、芳纶纤维和2024-T351铝合金材料,通过喷涂聚脲技术构建了聚脲/纤维铝合金复合防护结构,并对聚脲的力学性能进行测定与分析。通过结构抗破片侵彻试验和数值仿真,比较了不同涂覆厚度和方式下复合材料的防护性能,得出了不同防护结构的弹道极限速度,并分析了材料的破坏模式和机理,进而研究涂层厚度与防护效果之间的关系,确定了最佳涂覆厚度比例。研究结果表明:对于采用2mm聚脲、2mm芳纶纤维涂层的铝合金复合靶板,其局部损伤程度较小;与未涂覆的情况相比,该复合靶板的弹道极限速度提高了96m/s,防护效果提升了36.64%;防护涂层厚度对弹道极限速度的提升效果有限。综合考虑面密度和材料强度等因素,数值仿真结果表明,对于4mm铝合金板的抗破片侵彻结构,聚脲/纤维涂层的最佳厚度为4~6mm,最佳厚度比例为聚脲与芳纶纤维的比例为6:4。

HTPB/Al/AP/RDX固体推进剂动态混合过程数值仿真

胡木林, 武毅, 王行远, 郭松林, 于俊艺

2025, 46(7):  240611.  doi:10.12382/bgxb.2024.0611

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混合工艺作为固体推进剂制备的重要工序,一般是指将Al、AP、RDX等颗粒相加入到高分子黏合剂基体中,经机械捏合、搅拌使黏合剂浆料涂敷在固体粒子表面的过程。基于Mixture固-气-液多相流模型,进行固体颗粒相加注混合釜中的扩散伴随桨叶动态捏合过程的数值仿真研究。开展不同固含量(0%~95%)药浆的动态流变测量实验,构建了药浆流变模型;考虑颗粒浓度动态变化对局部流变特性影响,开展了不同颗粒加注流量的混合动态过程仿真。分析不同工况条件下颗粒浓度、压力场和扭矩随时间的变化规律。实验结果表明:建立的数值仿真方法与文献实验结果对比,平均误差在15%内,具有良好的一致性;混合过程中近、远桨叶叶尖处的挤压力最大,而叶中部存在低压区;混合过程中,桨叶扭矩呈锯齿状波动变化,随着颗粒相的加注,扭矩逐渐增大;固体颗粒相加注流量小幅增大时,扭矩变化较小;加注流量大幅增大时,扭矩增幅可达90%。连续加料混合过程中远心桨的扭矩值持续上升,最终平均值可达初始阶段的19倍。所得成果可为固体推进剂的混合工艺效率提升和安全性研究提供参考。

基于近场动力学方法的NEPE推进剂断裂失效

刘瀚文, 付小龙, 王江宁, 孟赛钦

2025, 46(7):  240613.  doi:10.12382/bgxb.2024.0613

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开展了硝酸酯增塑聚醚(Nitrate Ester Plasticized Polyether,NEPE)推进剂在100mm/min拉伸速率下的单边缺口张力实验,研究了NEPE推进剂裂纹扩展过程中的力学响应、裂纹形态和演化路径。基于键型近场动力学理论,模拟了NEPE推进剂的裂纹扩展失效过程,计算了断裂韧性临界应力强度因子,并提出了与应力强度因子相关的考虑推进剂燃速的断裂准则。实验结果表明:NEPE推进剂在裂纹扩展过程中会出现钝化断裂现象;宏观裂纹扩展发生之前,推进剂内部就已出现损伤。键型近场动力学方法可以准确模拟NEPE推进剂的裂纹扩展过程、计算应力强度因子并可视化推进剂内部的损伤情况,说明近场动力学方法能够为NEPE推进剂断裂过程的数值模拟提供新的方法。

HAN基电控凝胶推进剂的流变及点火燃烧特性

李春天, 王之栋, 李濂, 王志文, 张千翼, 刘海庆, 方普懿行, 沈瑞琪, 张伟

2025, 46(7):  240609.  doi:10.12382/bgxb.2024.0609

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凝胶推进剂具有燃烧可控、易贮存和安全性好等优点,在空间微推进技术中具有良好的应用前景。为了有效改善凝胶推进剂管道运输效率和研究凝胶推进剂的点火和燃烧性能的影响因素,分别采用旋转流变仪和自主搭建的电化学燃烧诊断系统对硝酸羟胺(Hydroxylamine Nitrate,HAN)基电控凝胶推进剂的流变特性、点火和燃烧特性进行了实验研究。结果表明:增加剪切力和提高环境温度,推进剂黏度显著降低;当凝胶推进剂受到的剪切作用较大时,其损耗模量会超过储能模量占据主导地位,推进剂开始由固体转变为流体;撤掉剪切力后,凝胶推进剂的黏度迅速升高,凸显固体特性;在本实验所采用的电极材料中,适合HAN基电控凝胶推进剂点火的电极材料为Mo电极,常温25℃下,当电压为250V 时其点火延迟低至0.3s,体积燃速达到0.21mL/s;另一方面,温度对凝胶推进剂的点火延迟有显著影响,在175V电压下,随着温度的升高,其点火延迟时间从5.3s降低至1.5s,但是对凝胶推进剂的体积燃速无明显影响。结合热电偶测温技术,测得HAN基电控凝胶推进剂的稳定燃烧的火焰温度分布在1200~1400K之间。

基于压导式连续电阻探针的珊瑚砂冲击Hugoniot曲线测试方法

张旭浩, 李科斌, 孙渊博, 李晓杰, 陈翔

2025, 46(7):  240584.  doi:10.12382/bgxb.2024.0584

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珊瑚砂因其在远洋岛礁中获取的便利性及对爆炸冲击的良好防御作用,被广泛应用于岛礁军事防护工程,而研究珊瑚砂的高压冲击状态方程需获得其冲击Hugoniot数据。为此,基于压导式连续电阻探针设计多介质冲击波测试系统,通过化爆试验以获得炸药、标准材料和待测材料的爆轰波和冲击波时程曲线,结合阻抗匹配原理可最终反演待测材料的冲击Hugoniot线;以水作为待测材料开展可行性试验,验证了方法的可靠性;采用该法测定了珊瑚砂冲击波压力与粒子速度的冲击Hugoniot曲线,并与石英砂数据进行对比。试验结果表明:基于多介质冲击波连续测试系统和阻抗匹配原理可方便可靠地测定待测材料的冲击Hugoniot曲线。为大尺度非均质材料冲击状态方程的研究提供了方法补充。

移动随机载荷下波纹夹芯板的非平稳响应特性分析

李博, 邵东, 曹渊, 梁伟阁

2025, 46(7):  240442.  doi:10.12382/bgxb.2024.0442

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为研究波纹夹芯板在移动随机载荷作用下引起的非平稳振动问题,建立了一个通用的动力学解析模型。利用简化一阶剪切变形理论和Hamilton原理推导得到了单个胞元的控制微分方程,基于回传射线矩阵法和虚拟激励法,引入了递推技术有效的模拟了整个结构在移动随机载荷作用下的全域响应。通过将负载的连续移动过程划分为3个阶段,提出了针对于移动随机载荷的统一加载机制,并通过有限元仿真软件验证了计算模型的精度。研究结果表明:通过调节波纹夹芯板的厚度和倾角可以有效拓宽结构的Bragg带隙;低速移动随机载荷在作用时间内会引起更多的振动行为。研究结果为波纹夹芯板在复杂载荷条件下的设计和优化提供了理论支持,并为航空航天和海洋工程等领域中相关装备的研制提供参考。

一种元学习和强化学习结合的多飞行器协同制导律

王存灿, 王晓芳, 林海

2025, 46(7):  240568.  doi:10.12382/bgxb.2024.0568

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针对高超声速再入滑翔飞行器在复杂环境中以指定角度同时命中目标的协同制导问题,提出一种基于元学习和强化学习算法的协同制导律。考虑复杂作战环境的干扰,建立协同制导问题的马尔可夫决策模型,以飞行器运动状态和比例导引系数作为状态空间和动作空间,综合考虑多飞行器攻击目标的相对距离、剩余飞行时间差以及过载情况设计奖励函数。基于元学习理论和强化学习算法将近端策略优化算法与门控循环单元相结合,通过学习相似协同制导任务的共同特征,提高协同制导策略在复杂干扰环境下的命中精度,实现攻击角度和攻击时间约束,同时提升协同制导策略对不同作战场景的适应性。仿真结果表明:该协同制导律能够在复杂战场环境下实现多飞行器以指定攻击角度对目标的同时攻击,并快速适应新的协同制导任务,在协同作战场景发生变化时仍能保持良好性能。

基于MDEPSO算法的无人机三维航迹规划

肖鹏, 于海霞, 黄龙, 张司明

2025, 46(7):  240710.  doi:10.12382/bgxb.2024.0710

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针对经典粒子群算法在无人机三维航迹规划过程中全局搜索能力不足、易陷入局部最优等问题,研究提出一种多维增强粒子群优化算法。算法首先通过引入改善因子,在粒子寻优各个阶段实现动态调整惯性权重,提升种群适应性和克服局部最优能力;其次依靠动态约束方程实现学习因子增强,促使粒子间信息共享更为高效,改善算法自学习能力;随后有序融合混沌初始化和精英反向学习进化等策略优势,重新规划粒子群进化流程,增强粒子在迭代过程中的均衡性和多样性,提升算法收敛精度。实验中通过测试函数横向对比和复杂三维任务场景纵向应用,多维增强粒子群优化算法在新的多维目标函数指标中相较于经典粒子群算法无人机航迹规划能力获得了提升,在5种比对算法中表现出较好的有效性和竞争力。

一种干扰环境下线阵复合成像引信目标识别算法

高铭泽, 徐立新, 施小龙, 王伟翰, 王凤杰, 胡诗苑, 吴沿江, 陈慧敏

2025, 46(7):  240708.  doi:10.12382/bgxb.2024.0708

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为解决激光成像引信在烟雾、扬尘和伪装干扰下目标识别性能差的问题,提出一种线阵激光/线阵近红外复合成像目标识别算法。根据成像模型确立标定矩阵,得到激光点云与近红外图像的空间映射关系。构建了基于深度学习的目标识别算法框架,在数据输入层提出了一种体素融合模块,通过编码近红外像素级特征以增强点云,在中间层提出了一种鸟瞰图视角融合模块实现特征级融合,自适应动态调节双模态特征权重。基于自建的仿真数据集对算法进行验证,实验结果表明所提出的算法能够显著提高烟雾、扬尘和伪装干扰下的目标识别精度。

基于时空解耦规划方法的无人机自主降落策略

徐扬, 魏超, 冯付勇, 胡乐云

2025, 46(7):  240653.  doi:10.12382/bgxb.2024.0653

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空地协同系统中的无人车-无人机协同降落对拓展异构智能体集群的任务场景具有重要意义。目前基于轨迹优化的自主降落方法将时间与空间耦合在一起,通过设计最优控制律进行联合航迹优化,但存在优化目标函数设计较为复杂,无法发挥致动器最佳效能的问题。针对传统轨迹优化方法中时空维度过度耦合的问题,提出一种基于时空解耦的轨迹优化(Spatio-Temporal Decomposition Planning,STDP)方法,通过在空间与时间维度分别对降落轨迹进行优化,使无人机在复杂场景下采取更为激进的飞行策略。同时在设计目标函数时,综合考虑无人机的降落耗时以及电机功耗模型,以最优时间、能耗为控制目标构建2阶锥规划问题以加速求解,确保求解质量与效率。仿真结果表明,相较于时空耦合的规划方法,STDP方法规划出了更逼近运动学约束边界的轨迹,使得任务耗时大大缩减,提高了任务效率,同时实际场景中的测试结果也证明了STDP方法在实际应用中的可靠性。

基于Hyperband-贝叶斯优化-LSTM网络的高旋尾控修正弹修正能力研究

周杰, 王良明, 傅健, 王彦钦, 郭首邑

2025, 46(7):  240651.  doi:10.12382/bgxb.2024.0651

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为快速准确地解算出高旋尾控修正弹的修正指令,针对其能力预测问题,提出一种基于Hyperband算法-贝叶斯优化-长短期记忆网络(Hyperband algorithm-Bayesian optimization-Long Short-Term Memory network,HBBO-LSTM)的修正能力预测模型。建立高旋尾控修正弹的7自由度弹道模型,并使用龙格-库塔法进行数值仿真,生成大量样本数据;通过对数据集的分析,提出一种基于拉马努金近似公式的预处理方式,对原始数据集进行预处理,获得空间分布均匀的样本数据。构建HBBO-LSTM网络预测模型,通过训练得到模型的最佳结构参数。提出一种融合带重启机制的余弦退火衰减和指数衰减的学习率下降策略,保证训练过程的快速性和稳定性。将所述模型与长短期记忆网络模型、门控循环单元网络模型和反向传播网络模型在同一测试集下进行仿真实验,并与4自由度修正质点弹道方程数值积分法进行实验对比。研究结果表明,HBBO-LSTM网络模型的综合均方误差为0.17m²,综合平均绝对误差为0.33m,预测精度优于其他模型;且解算时间和预测精度均优于数值积分法,具有较高的可行性和参考价值。

电弧增材框体结构有限元仿真模拟与实验

李青松, 王磊, 赵宁, 张笑天, 张磊, 王克鸿

2025, 46(7):  240629.  doi:10.12382/bgxb.2024.0629

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利用瞬态热源、热循环曲线、全热循环、固有应变4种算法,依次对电弧增材典型框体构件变形和应力进行模拟,分析不同算法下的预测精度与计算效率。研究结果表明:瞬态热源算法预测的最大变形位置为框体顶部4个边角处,应力主要集中分布在框体拐角及顶部区域,与实验结果吻合良好,特征点变形与应力的预测精度分别为96.59%与95.01%,计算时间为326h;热循环曲线算法的预测精度与瞬态热源算法相当,但计算时间缩短至117h,预测的变形云图及应力曲线与实验结果吻合较好;相较于前两种算法,全热循环和固有应变算法对特征点变形的预测精度较低,分别为85.68%和65.86%,预测的变形云图与实验结果存在较大差异,可信度较低,但计算时间分别缩短至4h和2h,效率显著提高。

基于变幂次滑模的三维固定时间的多导弹打击比例导引律

李健, 刘鹏, 喻小昊, 于航, 李长生, 史云雷, 张合

2025, 46(7):  240437.  doi:10.12382/bgxb.2024.0437

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针对多导弹对重要目标同时攻击的问题,提出一种三维固定时间打击多弹比例导引律。建立三维空间内的导弹-目标动力学模型,为降低在三维空间内控制方法的设计难度,在三维空间内确定基准面,将导弹-目标三维空间状态向量分解平行和垂直于基准面两个分量,并在上述基准面内分别设计控制方法。其中,平行于基准面基于比例导引法,设计切向和法向加速度作为控制输入,驱使导弹在期望攻击时刻之前达成剩余飞行时间一致;在垂直基准面,基于变幂次改进传统滑模控制法设计导引律,实现多导弹系统前段控制快速收敛与末段控制稳定的兼容。当两个基准面分量都能在预设攻击时间内实现一致性控制时,在三维空间内多导弹系统可完成同步攻击。通过向所设计的导引律中补偿各导弹发射时延,实现多弹系统在异步发射场景下对目标的同步攻击。仿真验证结果表明,所设计的导引律具备快速收敛、稳定性高等特点,不仅适用于同步发射场景,在异步发射时只需将各发导弹发射时延补充至输入端,即可完成攻击时间一致性控制。

考虑焊道下塌现象的电弧增减材复合制造工序规划方法

郭一鸣, 张万元, 宋世达, 章晓勇, 何非, 王克鸿

2025, 46(7):  240564.  doi:10.12382/bgxb.2024.0564

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电弧增减材复合制造过程存在复杂的层积效应和热效应,可制造性受多种因素影响,难以有效评估,导致工序规划难且效率低。为解决上述问题,提出一种考虑焊道下塌现象的电弧增减材复合制造工序规划方法。分析了电弧增材不同区域成形质量与堆积高度间关系规律,构建基于水平集的目标零件和加工工具的隐式模型,提出基于分割面高度矩阵的初步加工序列构建方法,建立刀具干涉碰撞和零件成形效果评估方法,研发了基于粒子群优化算法的加工工序优化模型。通过仿真和实验验证了新方法的性能。研究结果表明,新方法能获得有效的电弧增减材工序交替方案,相比于传统规划方法效率更高,且更适合于电弧增材过程。

护套强度对钨丝集束弹芯侵彻性能的影响

周峰, 李立国, 邢炳楠, 杜成鑫, 杜忠华, 王鹏, 付华萌

2025, 46(7):  240726.  doi:10.12382/bgxb.2024.0726

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为了获得具有高侵彻效率的护套钨丝/锆基非晶复合材料的穿甲杆,开展了护套材料强度对钨丝/锆基非晶弹芯(后简称“钨丝集束”)侵彻性能的影响研究。采用30CrMnSi和Q235两种材料作为钨丝集束弹护套,在1700~2000m/s的着靶速度范围内开展了对C45钢的侵彻实验,并利用有限元分析软件对2种护套钨丝集束弹芯侵蚀机理进行分析。实验结果表明:30CrMnSi/钨丝集束弹芯侵蚀方式由侵彻初期的“共同侵蚀”逐渐转变为“分别侵蚀”,护套与弹芯脱离,并未起到保护弹芯的作用,使钨丝集束弹芯发生劈裂,导致30CrMnSi/钨丝集束弹芯侵彻性能不稳定,在实验速度范围内侵彻效率具有较大波动,差值相差50%以上(最高侵彻效率为1.68,而最低侵彻效率仅为1.03);Q235/钨丝集束弹芯侵彻效果较为稳定,实验获得的侵彻效率均在1.5以上。Q235护套在侵彻过程中紧紧贴合钨丝集束弹芯,与弹芯以“共同侵蚀”的方式失效,抑制裂纹在弹芯内部萌生、扩展,消除了弹芯侵彻过程中“劈裂”现象,为弹芯提供径向强度,提升了弹芯的侵彻性能。实验结果证明,合适的护套材料可以有助于增加钨丝/锆基非晶复合材料的侵彻稳定性,但并不是强度越高侵彻效果越好。该结论对护套钨丝/锆基非晶复合材料穿甲杆的设计具有理论支撑作用。

基于DP-TPMSLM原理的电磁复进机推力波动抑制

吴清乐, 李文龙, 徐凤杰, 王丽群, 杨国来, 唐恩凌

2025, 46(7):  240800.  doi:10.12382/bgxb.2024.0800

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鉴于现有复进机结构复杂,难以满足复进过程实时可控性的要求,提出一种基于双初级圆筒型永磁同步直线电机(Double Primary Tubular Permanent Magnet Synchronous Linear Motor,DP-TPMSLM)原理的电磁复进机。通过分析复进过程各部件受力情况,建立复进运动微分方程,明确了所需复进机力的大小;对于DP-TPMSLM,齿槽效应和端部效应的解耦以及端部结构的改进,有效地抑制了定位力的基波和二次谐波,显著降低了电机的推力波动,并通过小型样机实验得以验证;进一步地,提出基于DP-TPMSLM原理的电磁复进机,并将其应用于车载炮系统中,开展了联合仿真研究。实验和仿真结果表明:与未改进的结构相比,改进后的DP-TPMSLM的定位力降至465.9N,降低了34.4%;同时,所提电磁复进机能够实现对复进过程的实时控制,从根本上解决了炮尾和摇架之间的碰撞问题。

基于峰度值估计的无线信号频谱感知方法

王洋, 冯永新, 钱博, 宋碧雪

2025, 46(7):  240441.  doi:10.12382/bgxb.2024.0441

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在现代无线通信环境下,由于噪声环境复杂多变,且信号在不同感知周期内的占空比变化较大,导致信号频谱感知能力的下降,甚至造成非授权用户对授权用户的干扰。针对此问题,提出一种基于峰度值估计的智能无线信号频谱感知方法。以典型的非高斯噪声分布(McLeish分布)作为通用背景噪声,依据多尺寸跳跃连接的思想构建深度神经网络框架,结合注意力机制捕获目标信号的多尺寸特征,在感知周期内占空比不确定的条件下,完成对目标信号峰度值的估计,通过对估计值的判决,实现在不同噪声模型下对无线信号的感知。仿真结果表明:在信噪比SNR≥-10dB条件下,当虚警概率P_f=0.02,感知占空比0.5≤η<1时,其平均检测概率达到了84.3%以上;当噪声功率估计误差ε≤2、P_f=0.01时,其平均检测概率达到96.1%以上。证明所提方法具有较强的抗占空比和噪声功率不确定性的能力,具备一定的理论研究意义和工程实用价值。

一种用于干扰抑制的模拟-数字混合自适应波束成形方法

汪俊, 贺小琦, 汪昊, 董宇良, 张雪, 罗涛, 陈鹏

2025, 46(7):  240703.  doi:10.12382/bgxb.2024.0703

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针对传统数字波束成形体制抗干扰容限受制于模拟数字转换器(Analog to Digital Converter,ADC)量化精度问题,提出一种用于压制式干扰抑制的模拟-数字混合自适应波束成形方法。通过在射频端引入模拟波束成形,实现对干扰信号的初步抑制,有效避免信号采样饱和,进一步结合数字波束成形技术,实现对干扰信号的再次抑制。建立了模拟-数字混合自适应波束成形信号模型,分析了抗干扰性能影响因素。仿真结果表明所提方法能够有效减少ADC量化精度的影响,对不同强度干扰均表现出很好的干扰抑制效果,与传统数字波束成形方法相比,抗压制式干扰能力实现了突破。

复杂场景伪装小目标机载偏振遥感检测方法

沈英, 张硕, 王舒, 苏云, 薛芳, 黄峰

2025, 46(7):  240797.  doi:10.12382/bgxb.2024.0797

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无人机遥感探测在军事侦察领域发挥着重要作用,偏振探测利用偏振光与物体相互作用产生的偏振变化来提高目标对比度。然而在复杂场景下,伪装小目标与背景特征差异较小且空间信息不足,存在检测困难的问题。为此提出一种偏振伪装小目标检测算法(Polarization Camouflaged Small Object Detection-YOLO,PCSOD-YOLO),设计了高效层注意力模块-坐标注意力特征提取模块和空间金字塔池化跨阶段局部通道-3D权重注意力感受野模块,捕获目标的偏振特征和语义信息,增强上下文信息理解能力;设计了动态小目标检测头,通过动态卷积增强对小目标特征提取能力的同时,利用不同尺度的特征信息,联合多通道特征信息输出小目标检测结果。构建伪装小目标偏振图像数据集(Polarization Image of Camouflaged Small Objects,PICSO)。在PICSO数据集上的实验表明,所提出的方法可以有效检测伪装小目标,mAP_0.5达到92.4%,mAP_0.5:0.95达到47.8%,检测速率达到60.6帧/s,满足实时性要求。