前言

随着国家航空航天强国战略,如高超音速飞机、可重用天地往返飞行器、空间站、国家太空实验室、月球国际科研站等载人航空航天工程计划的实施.航空航天乘员的大脑等器官会受到高/低温、过载/失重、冲击、噪声、超声波等各种各样非常规载荷甚至极端载荷的影响,严重制约着国家重大战略工程的实施.此外,随着中国人口老龄化趋势的加剧,脑功能性疾病(癫痫、阿尔茨海默病、帕金森病、脑卒中等)的患病率也在逐年上升,超越心血管疾病和癌症患者数量,成为主要的致残和致死原因之一,严重威胁我国人民的生命健康.

无人机舵面故障高阶滑模重构观测器设计及主动容错控制

针对无人机舵面损伤故障容错问题,提出了基于二阶非奇异终端滑模重构观测器及主动容错设计方法。在分析舵面正常偏转运动学和动力学特性基础上,构建了无人机典型舵面故障非线性特性模型。提出无人机舵面故障的高阶滑模重构滑模观测器设计方案;引入线性变换降维简化观测器设计程式;将终端滑模和非奇异终端滑模结合起来,实现滑模运动有限时间快速收敛;综合自适应律、线性矩阵不等式设计观测器系数矩阵,确保状态估计偏差有界稳定。提出集状态与故障重构于一体的主动容错控制方案,并通过仿真算例检验所提方案的有效性。

反馈式智能人机交互增强与评估技术

针对智能系统人机交互多元化、自然化的交互使用需求,研究智能系统人机环要素分析与表征、智能人机交互反馈控制调节、多模态人机交互反馈控制效能量化评估等关键技术,结合特定作战环境开展试验验证,可提升智能系统人机交互的安全性和交互效率,并减轻作战人员人机交互负荷。

柔性立管限弯器高效设计方法

目的考虑聚氨酯材料非线性的影响,建立一种简单高效的柔性立管限弯器设计方法。方法首先确定限弯器的初始尺寸,在此基础上进行参数分析,并根据分析结果绘制设计图谱,然后通过插值获得最佳的设计尺寸。结果针对深水与浅水2种典型环境,分别采用本方法与基于遗传算法的优化设计方法进行限弯器设计,通过结果对比验证了方法的有效性。同时发现,深水环境条件设计出的限弯器相对短粗,而浅水条件设计出的限弯器则较为细长,且考虑材料非线性后,2种环境下限弯器的设计尺寸均有所减小。结论本文建立的限弯器设计方法具有广泛的适用性,且能够在确保得到理想设计方案的前提下,显著提高设计效率。与基于遗传算法的优化设计方法相比,采用线性材料和考虑材料非线性时的设计效率可分别提高约10倍和20倍。

冷板阻热层对锂电池模组散热均匀性影响

锂电池模组温差过大引发电池间充放电、老化衰减速率不一致,致使其性能变差。为了进一步降低锂电池模组工作温差,提出一种设阻热层的新型冷板,即通过在冷板冷却液入口处与锂电池间增设阻热层增大热阻、抑制锂电池与冷板间热交换改善其散热均匀性。利用新型冷板对锂电池模组3 C放电冷却散热进行建模仿真计算,分析了并行流道、并联蛇形流道以及分叉型流道等3种不同流道冷板增设阻热层对锂电池模组放电散热均匀性影响,以及阻热层材料导热系数、厚度及覆盖面积对锂电池模组冷却散热均匀性影响。结果表明:在3种流道冷板上增设阻热层均能有效降低锂电池模组工作温差。随着阻热层材料导热系数减小,锂电池模组最高温度和温差均先减小后增加。随着阻热层厚度、阻热层覆盖面积增大,锂电池模组工作最高温度和温差均先减小后增大。采用长80 mm、宽80 mm、厚1 mm导热硅胶垫阻热层,分叉型流道冷板冷却锂电池模组3 C放电最高温度和温差降至306.55 K和4.89 K。

行进间坦克炮控系统动力学建模与稳定控制

考虑行进间坦克炮控系统受路面颠簸引起的外界扰动和炮控系统工作时火炮俯仰运动不平衡力矩影响,基于第二类Lagrange方法建立行进间坦克炮控系统两轴耦合2自由度动力学模型。针对炮控系统的实际受力和运动状态,建立方位向和高低向驱动系统含有永磁同步电机以及传动机构分别含有齿轮减速箱与滚柱丝杠的行进间坦克炮控系统机电耦合动力学模型。为快速抑制行进间坦克炮控系统内外扰动对目标稳定跟踪的影响,基于非奇异快速终端滑模控制律和线性扩张状态观测器设计具有有限时间收敛特性的行进间坦克稳定跟踪控制器。根据行进间坦克炮控系统对目标的稳定跟踪过程计算炮控系统稳定精度和到位时间,并在不同工况下与传统控制方法进行对比。研究结果表明,新方法响应速度快、抗干扰能力强、稳定精度高,验证了控制器设计的有效性。

引信系统螺纹连接界面的冲击传递特性模拟方法研究

大直径整体螺纹连接是引信安装在侵彻弹的弹体结构的主要形式,螺纹界面的冲击过载传递特性对于引信系统的设计具有重要意义.针对空间螺纹界面冲击传递过程中涉及的几何非线性和复杂接触摩擦状态以及界面分离带来的二次或多次碰撞等问题,设计了螺纹连接试件并建立了精细化有限元仿真模型,并通过大直径霍普金森杆的冲击实验测量数据验证有限元精细模型的有效性.从有限元仿真中获取整个螺纹结构件冲击响应的数值数据,对比内外结构的过载,并通过精细模型研究了预紧力对加速度响应的影响规律.最后针对现有薄层单元简化模型只能较好地模拟螺纹结构线性振动特性而无法准确模拟螺纹冲击传递特性的问题,提出考虑螺纹间碰撞作用的非线性薄层单元简化模型,丰富了螺纹连接简化模型的适用工况.

螺旋微反应器内传热过程模拟仿真与尺度放大

为提升微反应器制备含能材料的热安全性,采用基于有限体积法的计算流体力学模拟仿真方法,对螺旋微反应器内结构参数对流动与传热的影响规律进行了研究。结果表明,在螺旋微通道中,连续流动的流体在离心力的影响下会产生连续的二次流扰动方向变化,有助于增强流体的传热性能。增大螺旋微反应器的曲率、减小无量纲螺距值和增大流体流速,能够有效提升努塞尔数和控制沿程阻力系数。螺旋微反应器的传热性能存在“放大效应”,当螺旋管管道半径放大到2.5 mm以上时,热阻系数增大,传热性能降低。将螺旋管的管道半径控制在2.5 mm,能够在维持较高传热性能的同时,使换热流体通量增大了25倍,且压降降低了98.9%。

基于目标机动噪声的末制导弹命中概率模型

末制导火箭弹对机动目标打击过程中,火控系统对机动目标的解算及命中概率是值得关注的问题。用射表拟合函数与目标运动方程联立建立解命中模型,并采用弦截法迭代求解。用离散的短时状态转移方程推导出长时期状态转移方程,从中分离出各短时间段内的高斯白噪声的累积和作为长期预测的概率模型。针对不同机动模型,用历史采样数据估计概率模型中白噪声的方差,从而可确定模型整体方差,并根据火箭弹飞行时间及末制导弹制导范围可计算命中概率。对CV模型、CT模型、CA模型和singer模型进行了解命中和概率计算,通过仿真验证了概率模型的准确性。

水下运载器动力学仿真以及串级控制器参数优化

为了让水下运载器能够更好完成潜射无人机的跨介质机动,基于回转体结构以及ROV(Remote Operated Vehicle)驱动模式设计一种具有动力的潜射无人机水下运载器。根据该运载器的外形结构和驱动模式特点,对其进行动力学建模并设计一种串级控制器控制该运载器的六自由度运动参数,利用Matlab/Simulink进行仿真验证,最后利用Isight优化软件对该运载器的串级控制器参数进行优化,分别利用自适应DOE优化算法和Evol优化算法进行优化计算,经过优化后的串级控制器在六自由度上的轨迹跟踪效果均有提升,其中Evol优化算法优化效果更好,计算成本更小。

资源分布视角下区域保障调度模型研究

区域作战中,装备保障需求呈现出一定分布特征,保障供应也随时动态变化,如何匹配供需进而进行保障调度成为提升区域保障能力的关键。针对区域资源供需的分布特性,运用最优传输理论,建立资源分布视角下区域保障调度模型。首先,构建分布视角下的区域保障调度基本模型,考虑决策层级将其拓展为多分辨率模型,然后基于sinkhorn算法提出保障调度概率方案作为转换,进而给出多分辨率模型的保障调度方案求解算法。案例分析表明,非指数分布和自由竞争环境下,保障调度方案具有鲁棒性。

基于StarCCM+的运载器无人机发射动态响应分析

为拓展折叠翼无人机的使用范围、延伸水下平台的信息获取能力,在结合了水下无人航行器和无人机二者优势的前提下,提出了一种能够携带无人机进行干式发射的水下运载器方案。同时,为了能够较好地评估运载器在海面发射无人机方案的可行性,利用计算流体力学仿真软件StarCCM+,模拟无人机海上发射环境,并在仿真环境中模拟无人机的漂浮和发射过程。借鉴国外设计经验,分别设计了气囊式方案和推进器方案,并针对不同海况、不同结构参数和姿态参数分别进行仿真评估,最终在海况条件下进行发射过程仿真。结果表明,对于水下处于零浮力状态的无人机运载器,其气囊式方案和螺旋桨推进式方案在不同海况条件下均能较为稳定地漂浮于水面;在无人机发射方面,气囊式方案在静水条件和海况条件下的最大下沉距离相差约为2.5%,一致性较好,优于螺旋桨方案30%的误差水平,同时气囊式方案在发射无人机期间的运载器平均最大下沉距离为0.28 m,低于螺旋桨推进方案的0.4 m。综合比较下,气囊方案更加稳定可靠。

基于DnCNN-IID的RAW图像盲降噪算法

由于RAW图像中存在整体偏暗和对比度不足,以及亮度不一致等问题,导致RAW图像中的噪声复杂多样。提出了一种改进的降噪模型DnCNN-IID(denoising convolutional neural network with image inversion and down-sample,DnCNN-IID)抑制RAW图像中的复杂噪声,增强图像质量。该模型基于DnCNN网络,通过对图像进行反通道处理进行图像增强,增强图像对比度,突出图像中的细节和边缘,同时突出噪声的特征信息;通过加入图像下采样使网络处理效率提升的同时,扩大了网络感受野,提高模型对输入图像的全局信息的感知能力,更加有效的抑制噪声。为了验证算法的有效性,在BSD500数据集、Ex/600数据集与RAW数据集上与主流方法进行了比较,实验结果表明,所提模型在PSNR、SSIM、MSE多个评价指标上得到较好的提升。

基于双层规划的装备保障优化预调度

装备保障影响作战任务完成质量甚至直接关系任务成败,装备保障优化调度是提升装备保障系统效益的关键。针对装备保障系统双层决策和组合优化的特点,提出一种基于双层规划的装备保障优化预调度模型。分析装备保障系统运行过程和建模框架;结合组合优化问题,建立双层规划模型,上层为粗粒度层,采用MTSP(multiple travelling salesman problem)方法,下层为细粒度层,采用JSP(job-shop scheduling problem)方法;通过改进MTSP算法设计和迁移JSP算法描述构建双层迭代算法进行模型求解。算例分析表明:该方法在大规模系统优化调度中具有结构开放性和参数适应性。

基于ABAQUS的曳光管套结构设计与强度分析

曳光弹丸发射过程中,在高过载和高膛压作用下曳光管壳可能发生大的塑性变形甚至断裂,影响曳光药剂正常燃烧,因此设计了用来固定和保护曳光管的管套。压螺与弹体螺纹连接和曳光管壳在高过载作用下的强度校核结果满足要求的前提下,利用ABAQUS软件仿真分析曳光管壳和管套在360 MPa膛压作用下的应力应变,结果显示:曳光管与方案1管套配合时的最大应力为1026 MPa,最大应变为0.8;与方案2管套配合时的最大应力为844.7 MPa,最大应变为0.05。经分析可知,采用方案1管套时,曳光管壳的局部变形量可使曳光药剂断层、松散;而采用方案2管套时,曳光药剂强度不会发生破坏性变化。通过曳光性能射击试验验证了ABAQUS软件仿真分析结果。

中红外波长超构透镜最优焦距的研究

本文拟设计一种工作在中红外波长偏振不敏感的透射式超构透镜。该设计使用二氧化硅作为衬底,硅作为介质材料,超构透镜半径为100μm,最优焦距为302μm,聚焦效率为70.72%,其仿真焦距与理论计算仅有0.0013%的误差。同时以焦距误差最小值为参考,设计了多个不同半径的超构透镜,并得到了最优焦距、数值孔径、聚焦效率等数据,提高了后续基于相同结构设计超构透镜的效率。其设计方法为计算中红外超构透镜最优焦距提供了思路,为提高中红外超构透镜效率提供了技术支持。

大后坐质量发射器反后坐装置自适应调压技术

使用液体气压式复进机的大后坐质量发射器固定初压时,难以适应全部射角工况。为研究适应射角变化的自适应调压技术,结合某大后坐质量轨道发射器俯仰部分模型,分析了后坐部分受力情况,建立了后坐复进运动微分方程,对典型射角工况下后坐复进规律进行了仿真计算,对比分析了定初压和变初压策略下的反后坐效能,设计了一种自适应调压系统,并进行了调压试验研究。仿真和试验结果表明:相比定初压,变初压策略能够获得更高的反后坐效能;采用直接调整储气腔容积、间接实现压力调整的调压方式,对于大后坐质量发射器具有一定的应用可行性。

某导气式自动武器动力学仿真及试验

为降低成本、缩短武器研发周期,建立导气式自动武器的气体动力学数值模型。结合UG和ADAMS多软件平台建立导气式自动武器的虚拟样机模型,对自动机进行运动特性仿真分析,得到自动机的速度与位移曲线;进行导气式自动武器性能试验,通过高速摄影测得实弹射击时自动机的速度与位移曲线。将试验与仿真进行数据对比,自动机速度最大误差为1.5%,自动机达到最大位移的时间误差为8.2%,试验与仿真结果比较吻合,在误差允许范围之内。结果表明:该试验验证了仿真结果的可信性,可为导气式自动武器的研究提供参考。

浅析GJB 3206B-2022《技术状态管理》的主要变化

GJB 3206B—2022《技术状态管理》于2022年9月1日起正式实施,本次更新内容较多,变化较大。同时,当前军工产品的形态越来越多样化,复杂程度越来越高,技术状态管理在军工产品科研和生产过程中的作用也越来越重要。如何有效地运用新版标准开展技术状态管理活动是军工产品研制单位及其相关方需要面临的课题。文章对GJB 3206B—2022和GJB 3206A—2010的关键差异点进行了全面梳理和归纳,并对GJB 3206B—2022的主要变化和新增内容进行了分析和解读,为从事军工产品科研和生产的相关工作者理解和正确运用GJB 3206B—2022提供借鉴。

高旋弹药飞行姿态测量用半捷联MEMS惯性测量装置研究

针对高速旋转弹药姿态测量中,传统的MEMS捷联惯性测量系统由于角速率传感器在量程和精度上不能同时满足测试要求而存在姿态测量精度低的问题,提出了半捷联MEMS惯性测量的概念、原理和半捷联MEMS惯性测量的实现方法;同时针对半捷联MEMS惯性测量系统的组成结构,对半捷联MEMS惯性测量装置进行了介绍。通过对动力输出仓、控制-驱动电路安装仓、惯性信息敏感仓和惯性信息采集仓的结构和功能说明,阐述了半捷联MEMS惯性测量的实现方法。该装置可在弹药高速旋转情况下为微惯性测量单元提供稳定测试环境,有效抑制高旋弹药对惯性系统姿态测量精度的影响,为高旋弹药姿态测量和常规弹药制导化提供了新的思路,具有一定的工程应用价值。