引信炸点控制对压制类弹药毁伤效能的影响

为了使对地压制类弹药引信进一步提升炸点控制能力,以提升毁伤效能,基于射击迹线法和毁伤元特征参数,重构了战斗部威力场,结合对地杀爆类弹药打击目标的特点,给出了毁伤表征方法,定义了引信控制毁伤下降率,详细分析了一种榴弹打击有生力量时的引信炸点控制对毁伤效能的影响规律,并基于引信控制毁伤下降率,获得了最佳炸高和最佳炸高区间。研究发现,引信的炸点控制对弹药的毁伤效能具有显著影响,不同的落速、落角拥有不同的最佳炸高。以一种榴弹为例,引信炸高(1 m)偏离最佳炸高(7 m)时毁伤下降率可高达29%以上,且落角越大毁伤下降率越明显,即炸点控制对毁伤效能影响越显著。

基于弹-靶参数匹配的侵彻多层目标引信载荷特性分析

为了更准确地分析侵彻多层目标过程中引信的载荷特性,通过空腔膨胀理论和微分面元法分析不同侵彻多层目标工况下的弹-靶作用力特性,结合应力波波动方程分析弹-靶作用力在弹体内的传播特性及弹-引系统频响特性,综合两方面结果揭示侵彻速度与靶间距决定的弹-靶作用力基频、弹-引系统结构决定的频响特性二者之间的关系决定了引信的载荷特性。弹-引系统的有限元仿真及试验测试结果进一步证明,高速侵彻多层目标条件下引信的频响特征不是固定地集中在某一频率,当弹-引系统的某1阶轴向振动固有频率与弹-靶作用力基频的整数倍相近时,引信载荷频响特征将在该阶轴向振动固有频率附近出现明显的集中。侵彻多层目标过程中弹-靶参数对引信载荷特性的影响分析对引信起爆控制算法及防护设计具有重要的指导意义。

采用万向开关的马歇特锤击零时刻确定方法

针对电子时间引信马歇特锤击测试过程中信号检测时采用加速度传感器频繁故障问题,提出采用万向开关确定马歇特锤击零时刻。根据马歇特锤击试验条件选定了万向开关关键参数,并设计低通RC滤波电路,采用将万向开关固定于马歇特锤击头部位,锤击时通过模拟信号滤波电路模块对万向开关闭合信号进行滤波,并采用示波器或中断采集电路进行监测,实现锤击过载零时刻确定,为测试信号提供零时基准。实验测试结果表明,该方法能够有效测量电子时间引信起爆输出计时精度,其采用的硬件简单,工程可行性强,可靠性高,可完全替代加速度计产生零时刻的方案。

区间概率下基于证据理论的引信安全失效率评估方法

针对底事件基础数据匮乏给引信安全性评估带来的难题,采用证据理论对区间概率下的引信安全失效率进行分析和评估。通过构造基本信任分配函数来表征底事件区间概率的不确定性;在此基础上,利用累积似然函数和累计信任函数,基于故障树的结构函数将不确定性逐层传递,最终获得顶事件的概率包络。仿真结果表明,该方法不仅给出了引信安全失效率的上下界限,同时提供了其所有可能的累积分布函数,适用于对引信安全失效率进行评估和不确定性量化。

引信软件安全性与引信安全系统软件安全性探讨

首先结合相关标准探讨了引信软件安全性与引信安全系统软件安全性的概念以及内涵,讨论了引信软件安全性的不同维度。进而对引信安全系统软件安全性进行了分析,明确了引信安全系统软件主要特点。最后对当前引信系统软件安全性存在的部分问题给出了建议与改进措施。

分布电容对引信共线装定系统信息传输特性的影响及其优化

针对引信共线装定过程中分布电容影响装定可靠性的问题,建立基于装定器模块、能量与信息传输模块、引信电路模块的等效电路模型。分别研究在装定输出信号为高电平时和低电平时两种情况下,分布电容对共线装定系统信息传输特性的影响。得出高电平时分布电容对共线装定系统影响较小的结论,并推导低电平时引信识别到的接收信号的低电平脉宽与分布电容的关系式。提出两种优化方法,一种利用二极管屏蔽外部因素如并入电缆引入的电容;另一种利用并联一个阻值较小电阻的方法来降低系统的时间常数,从而提高引信识别到的低电平脉宽,提高装定可靠性。经仿真和实验验证,两种方法均提高了引信识别接收信号的可靠性。

独立测距通道超低空无线电引信

针对多通道功能复用脉冲或脉冲多普勒(PD)引信测距误差较大,严重制约引信超低空性能的问题,提出基于独立测距通道的超低空无线电引信。该超低空无线电引信由目标探测通道和独立测距通道组成,其中目标探测通道采用PD体制,独立测距通道采用线性调频连续波(LFMCW)体制。仿真分析结果表明,基于独立测距通道的超低空无线电引信安全距离仅需0.7 m,在目标探测通道距离波门调整过程中引信目标探测区得到最大程度的保留,同时具备3 m高度飞行目标的近距探测能力。

基于神经网络和人工鱼群算法的惯性延时微通道优化

为了保证中、小口径弹引信的炮口安全性控制要求,设计了具有肋板阻尼结构的惯性延时微通道,同时为了保证其具有稳定的延时性能,研究了该微通道在高离心转速下的延时响应性能。采用了神经网络模型和人工鱼群算法对蛇形微通道内肋板的结构位置进行优化设计。用两相流水平集模型以微通道的延迟时间为研究对象进行了模拟仿真,得到180组样本数据,分析发现肋板结构在微通道内的不同位置与延迟时间呈现出高度的非线性关系。根据样本数据建立神经网络模型用以拟合设计变量与优化目标之间的映射函数,并采用人工鱼群算法对神经网络模型拟合的映射函数的参数进行优化。结果表明,经过结构优化之后,在1 000 g离心环境下微通道中流体的延迟时间从最短的11.446 ms提升到了25.054 ms,延时效果得到了显著提升。最后研究了优化后的结构在中、小口径弹引信使用环境下的延时特性,验证了其满足大部分中、小口径弹引信的延时控制要求。

多发多收周视激光引信时刻鉴别方法

难以区分后向散射信号和目标回波信号是影响引信探测精度的重要因素。此外,当回波信号处于饱和状态时常规时刻鉴别电路失效。根据烟尘环境下激光探测回波信号的特点,提出一种基于多发多收激光引信的全波形采样时刻鉴别算法,以有效提取目标回波信号,并完成激光测距计时终点的选择。为抑制噪声干扰并保留原始回波信号的主要波形特征,对回波信号进行滤波和阈值截取的预处理,并在预处理后信号的基础上采用特征提取法,以特征信号的形状特征代替原始回波信号的形状特征。为验证算法的可行性,针对激光探测中三类回波信号进行试验。试验结果表明:新算法能够有效识别出三类回波信号,并针对不同的回波信号计算最佳回波返回时刻,有效提高了时刻鉴别的精度。

基于多项式Chirplet变换的线性调频引信干扰波形设计方法

针对现代战场环境下线性调频引信干扰技术的迫切需求,提出多项式Chirplet变换的方法实现低信噪比下对调频连续波无线电引信的信号参数估计,并针对调频连续波引信重构了干扰信号。基于线性小波变换原理,选取适当的核函数,将无线电引信信号经过旋转与平移操作后进行短时傅里叶变换,再利用遗传算法求得变换核的最优参数,实现对调频连续波信号的参数估计,并重构干扰信号。仿真对比结果表明,该方法可以在较低信噪比下实现对调频连续波无线电引信信号载波频率、调制周期、最大频偏等参数进行精准估计,相较于周期调制类干扰,重构干扰信号能够以更低功率对调频引信产生较好的干扰效果。

基于正交试验的硅基MEMS齿形后坐保险机构参数敏感性

为了对硅基MEMS后坐保险机构进行优化设计和性能研究,基于正交试验与有限元仿真软件相结合的方法,选择齿高、齿宽、弹簧线宽、闭锁梁宽、锁钩间距、初始距离这6个设计参数,对后坐保险机构在正常发射和勤务跌落载荷下的位移和应力的影响进行参数敏感性分析。通过极差分析与方差分析,定量地给出了后坐保险机构各参数对结构在不同冲击载荷下的影响。结果表明,齿高的影响最显著,是影响后坐保险机构位移与应力响应的最主要因素;初始距离、弹簧线宽、齿宽是影响勤务跌落最大位移的次要因素;其他因素均对正常发射与勤务跌落载荷下位移和应力不显示显著性。在相对少的试验次数中定量得出不同设计参数对硅基后坐保险机构的影响大小,对多参数双目标的硅基后坐保险机构优化提供了一定的参考。

基于U型线圈的弹链信息交联信号获取方法

弹链运动轨迹中感应装定引信无法穿过圆形结构的装定线圈、随着引信数据量增大,用于信息感应装定的窗口在装定时间不变的情况下就显得仓促、甚至不足以满足现状。另外装定的操作程序复杂导致反应时间过长。针对这些问题,提出了基于U型线圈感应装定装置的弹链信息交联信号获取方法。该方法利用U型线圈磁力线的垂直方向与引信的水平方向运动路径有效交集,分析了感应窗口内的磁场均匀性、信号波形的幅度余量和空间的特征,通过调整复杂的发射线圈形状,采用多匝、多组线圈,组合发送信号;增大线圈的发射空间获取最大感应信号,从而改变了接收线圈上感应信号电压曲线的混合叠加形状。研究结果表明:通过线圈的U型结构变化,极大改善了线圈的耦合效果,U型线圈形成的有限感应装定空间最大幅度变化在±20%、达到均匀一致性,装定窗口明显增大到[±10 mm,±10 mm,±5 mm];感应装定时间余量满足±20%变化。数据量在1 s内达到4 k字节;U型的发射线圈满足弹链上引信的特殊运动轨迹,U型的装定电压门限设置为14V,发射线圈产生的更大的装定窗口。

基于田口法的平面曲折槽优化方法

为了解决传统曲折槽机构在设计阶段的低效性和局限性问题,通过探索不同设计参数对平面曲折槽的质量块位移影响规律,提出一种基于田口法的优化设计方法。采用田口法对影响平面曲折槽质量块的最大位移的5个参数(曲折槽宽度、曲折槽倾角、曲折槽每段长度、锚槽交错间隙和锚槽间隙)在4个水平下进行分析,构建五因素四水平的正交表进行试验分析。通过基于有限元方法的仿真计算,针对不同的尺寸参数组合获得对应的质量块最大位移。利用信噪比分析和方差分析筛选出影响输出响应的重要因子,综合分析得到最佳的设计参数组合,并对优化得到的参数组合进行有限元仿真,在仿真结果中,优化方案的质量块最大位移从1 331μm提高至1 948μm,提升了46.35%。对优化方案的平面曲折槽进行加工,样件试验结果表明质量块最大位移在发射载荷下低于1 800μm,且在勤务载荷下低于1 000μm,达到设计要求,为MEMS平面曲折槽机构的优化设计提供了理论和实验指导。

机械起爆引信改装方法及传爆能力分析

为解决机械起爆引信失效率高的问题,探索出一种保留传爆序列的起爆引信改装方法和解除保险方法。运用Autodyn软件仿真分析工业8号雷管在空气中爆炸的冲击波超压,发现在距离雷管端面2 mm内的空气冲击波超压大幅下降,要引爆不保留传爆序列(只含传爆药)的起爆引信,雷管端面与传爆药的理论最大允许间隙约为0.33 mm。分别对保留传爆序列和不保留传爆序列2种起爆引信进行钢凹试验,设置无间隙和有间隙2种起爆情形,试验结果表明:无间隙起爆时,2种起爆引信的传爆能力相当,钢凹深度分别为1.80 mm和2.08 mm。间隙2 mm起爆时,不保留传爆序列的起爆引信未完全作用,钢板表面无形变;带传爆序列的起爆引信完全作用,钢凹深度2.04 mm。试验结果既印证了仿真分析的准确性,也说明了带传爆序列的起爆引信对雷管端面间隙不敏感,具有很高的传爆可靠性,配合解除保险方法,将显著提高机械起爆引信的作用安全性和有效性。

降雨和大气分子环境对引信回波响应的影响

针对大气环境特性数据在引信工程设计中运用不足的问题,基于Monte-Carlo辐射传输模型和数字信号处理模型,提出了一种将大气环境特性数据应用于引信回波响应特性的仿真建模方法,利用ITU建立雨衰模型,验证了本文中的雨衰模型,研究了雨滴、水蒸气和氧气分子综合作用下对非大气窗口毫米波的衰减特性,并将毫米波的衰减特性数据应用于引信回波响应特性的仿真建模中,建立了引信回波响应模型,给出了引信回波响应特性中的一维距离像和距离-多普勒像,分析了暴雨和特大暴雨中引信目标回波功率和信噪比的变化规律。研究发现,中心频率60、118、184 GHz引信目标回波功率在暴雨中分别降低了2.5、1.8、2.9 dB,信噪比分别降低了1.2、0.9、1.3 dB。结果表明:即使是特大暴雨,空气中雨滴的散射与吸收作用对短距离引信目标回波并不能产生质的改变,但会降低目标回波的信噪比,使引信探测系统目标检测概率下降。从无雨到暴雨再到特大暴雨,中心频率60 GHz引信回波信噪比分别为15.7、14.4、12.9 dB,基于Neyman-Pearson准则,当引信探测系统虚警概率为10-7时,引信探测器的目标检测概率分别为0.999 7、0.986 9和0.852 1,结果显示,极端条件下的降雨颗粒和大气分子的衰减特性对引信的目标检测概率影响显著。文中降雨和大气分子对引信探测影响的建模方法可为引信工程设计中的环境适应性评估提供理论与方法支撑。

小口径枪榴弹尾舵滚转角变结构控制方法

针对基于尾舵修正的小口径枪榴弹在飞行时间短、气动不确定因素较多,难以建立精确模型情况下的尾舵滚转角控制问题,提出基于变结构控制的小口径枪榴弹尾舵滚转角控制方法。该方法建立了存在气动干扰条件下小口径枪榴弹尾舵滚转角运动的状态空间模型,通过选取合适的切换平面与趋近律,设计了尾舵滚转姿态变结构控制器。仿真结果表明,所设计的变结构控制器初始响应抖振较小且控制精度更高,与传统PID控制方法相比,具有响应快、对参数变化及扰动变化不灵敏、无需系统在线辨识等优点,可实现对尾舵滚转角的精准控制,有效提高了打击精度。

基于磁-加速度信号的侵彻计层方法研究

针对侵彻计层实时处理数据过程中,单独使用加速度计处理数据时信号噪声大、分离难度高,单独使用磁传感器处理数据时易受探测环境干扰的问题,提出一种加速度传感器与磁传感器结合的侵彻计层处理方法。利用加速度传感器响应时间快于磁传感器响应的现象,将加速度信号作为磁传感器信号的计时开关,并根据磁信号满足预设的阈值-脉宽信息来判断弹体该次动作是否为侵彻钢筋混凝土靶板层,完成侵彻层数过程的识别。通过建立侵彻模型,分析过载信息组成,确立刚体加速度分离方法,并通过对比加速度信号与磁信号在侵彻过程中的变化情况,分析信号峰值在侵彻过程中与靶板位置的关系,论证了探测方案的可行性。

引信天线罩形变遥测图像动态测试方法

针对传统形变测试方法不适用于在高速、高温、高过载的恶劣环境中进行引信天线罩形变动态测试的问题,提出一种基于遥测的非接触式引信天线罩形变动态测试方法。该方法将CMOS图像传感器安装在天线罩内部,对飞行过程中引信天线罩内表面进行在线拍摄,将拍摄到的图像利用无线遥测传输到地面,通过地面图像分析和特征解算获得引信天线罩的变形量曲线。其中变形量计算的关键技术采用了Hough圆检测方法,具有精度高、抗干扰能力强等优点。实验结果表明,该方法满足天线罩动态测试需求,能够测量出天线罩飞行过程中产生的形变量。

电子安全系统升压电路的传导电磁干扰建模方法

针对电子安全系统高压变换过程中产生的电磁传导干扰无法量化分析的问题,提出一种电子安全系统升压电路传导电磁干扰建模和量化分析的方法。该方法通过对电子安全系统升压电路关键器件高频等效建模构建了电子安全系统升压电路传导电磁干扰模型,开展了引信高压变换过程中传导干扰产生机理和传输路径的分析和量值仿真计算。试验和仿真结果表明,传导干扰模型能够真实反映升压过程中电路内部产生的电磁干扰特性,并可准确对传导干扰进行量化计算。

高速自锐侵彻战斗部引信动力学响应与磁场特征研究

在当今军事技术的快速发展中,高速自锐侵彻战斗部在毁伤深埋高价值硬目标与多层建筑时,具有巨大的战略价值;文章通过建立动力学响应和磁场分析模型,深入研究自锐战斗部侵彻6 m C40混凝土靶板和多层钢筋混凝土靶板时引信的力学与磁场响应特性,为提高侵彻自锐战斗部毁伤精度提供支撑;在引信动力学响应的研究中,战斗部侵彻混凝土靶板历程,侵蚀后的靶板呈现出漏斗形状,随着战斗部侵彻的深入,应力波的稀疏效应逐渐减弱,战斗部的速度线性衰减,并在最终进入稳定侵彻模式的过程中,速度下降约52%;由于应力波在战斗部内部的传递与叠加导致引信位置检测的过载信号较为震荡;在引信磁场分析的研究中,地磁倾角为90°、地磁偏角为0°(即地磁场垂直于靶板中心线)时,X、Y轴磁通密度幅值小、信号无规律、穿层特征不明显;Z轴磁通密度幅值大、信号规则、穿层特征明显;地磁场强度越大,钢筋半径越大,地磁倾角越大,侵彻靶板层信号特征越明显。而Z轴磁通密度不受地磁偏角影响。