采用瞄准式杀伤技术的防空导弹总体问题研究

定向战斗部技术是利用目标方位信息通过导弹弹体变化或战斗部起爆逻辑控制改变爆破方向以取得最大毁伤效果的新型杀伤技术,是未来新一代防空导弹实现能力跨越的关键技术之一。以装备有径向转向式定向战斗部的瞄准杀伤式防空导弹为研究对象,着重研究了相关总体问题。研究了补偿导弹法向过载的脱靶信息预测方法,满足了瞄准式杀伤提前获取脱靶信息的需求;研究了预测着靶点的散布规律和预测模糊问题的形成机理,为解决模糊问题提供了理论支撑;研究了小脱靶量遭遇时的瞄准精确度提升方法;对瞄准杀伤式防空导弹实例进行了仿真。

航天电子产品贮存期评估方法研究

航天电子产品具有长寿命、小子样、失效机理复杂等特点,难以通过传统的统计方法对其贮存期进行评估。通过对元器件进行加速贮存试验,给出了一种元器件的退化方程、伪失效寿命、加速因子以及激活能的计算方法,然后在元器件加速贮存试验的基础上提出了一种基于失效率的航天电子产品加速因子算法,该算法只需得到整机元器件数量、失效率激活能即可计算加速因子,最后对某控制器进行加速寿命试验,验证了所提出的贮存期评估方法的正确性以及工程适应性。

子午工程探空火箭伸杆展开机构技术研究

根据子午工程探空火箭电子和电场探测需求,设计了套筒式伸杆展开机构.通过电子伸杆和电场伸杆的结构方案设计、力学仿真分析,伸杆单项力学试验,伸杆与整箭的匹配力学试验以及伸杆飞行试验验证得出,该伸杆技术方案合理可行,伸杆总体构型、布局设计及结构方案设计满足科学探测各项技术指标的要求.

空间管路结构振动控制技术研究

飞行器在服役过程中,管路结构会产生大量级振动响应,严重时会发生断裂失效。振动控制是延缓管路结构失效,提升可靠性的主要途径。本文通过边界简化及焊接部位建模,建立了复杂空间三维管路结构动力学模型,模态仿真结果与试验模态结果对比最大误差小于3%。在此基础上,使用金属减振器进行振动控制。通过计算,获得随机振动载荷下使用金属减振器前后空间管路结构的减振效率为8.46%;通过试验获得金属减振器实际的减振效率达到14.26%。本文计算和试验结果表明使用金属减振器能够显著降低复杂空间管路结构的振动响应。

基于压电纤维复合材料半主动干摩擦阻尼器的设计与实验研究

针对薄壁结构的振动问题,设计了一种铺设压电纤维复合材料(Macro-Fiber Composite,MFC)的波纹形柔性干摩擦阻尼器。介绍了波纹形半主动干摩擦阻尼器的结构形式和驱动原理。通过准静态试验探究了阻尼器在不同电压序列下输入电压与输出正压力的关系,揭示了MFC驱动变形的迟滞非线性,并据此提出了局部线性化的驱动方案,规避了迟滞非线性给正压力控制带来的挑战。在此基础上,对安装上述阻尼器的悬臂梁结构开展了振动试验。结果表明,在设计工况下该阻尼器的减振效果良好,质量占比仅为5%的阻尼器即可使振动峰值下降79%;该半主动干摩擦阻尼器显著拓宽了有效工作范围,当振动水平为设计工况的9倍时,通过MFC驱动调控正压力,减振比例仍可保持在约75%,避免了阻尼效果的大幅衰减。

系统工程在反导装备体系建设中的应用研究

分析了系统工程的定义和方法论,剖析了反导装备体系建设的特点,研究了系统工程管理在美国国家导弹防御系统中的应用。结合反导装备体系建设的具体情况,提出在反导装备体系建设中运行系统工程管理,逐步开展自上而下顶层设计、自下而上集成联试的建设思路,并针对相关支撑条件进行了初步分析。

飞行器推力偏心及质心漂移总体估算方法研究

对于在大气层外采用直接侧向力控制的飞行器来说,由于推力偏心以及质心漂移的存在,飞行器轨控发动机在工作时,会在滚转、俯仰、偏航等通道中产生附加的姿态干扰力矩。若干扰力矩过大,就会导致姿态失稳。首先建立了一个完整的基于直接侧向力控制的飞行器仿真模型,以动力学模型为基本方程,分别采用扩展卡尔曼滤波(EKF)和无迹卡尔曼滤波(UKF)推导出了飞行器推力偏心和质心漂移的滤波模型。最后给出了仿真算例,验证了滤波模型的正确性并对2种滤波模型的特性进行了对比。

智能化空天防御作战体系架构设计方法研究

在潜在威胁日趋智能化和当前智能技术不断进步的双重推动下,空天防御作战体系不是装备和技术的线性叠加与机械堆砌,而是一个各作战要素有机融合、动态适变与持续演进的综合智能体。在分析智能化空天防御作战体系特征的基础上,创新智能化设计范式与理念,提出一种基于智能体网络的体系架构设计方法,从兵力节点、兵力关系、适变机制3个方面探讨了智能化赋能架构设计的关键技术。该方法为空天防御力量的顶层设计提供了智能化方法参考,有助于提升空天防御作战体系建设与运用的智能化、网络化水平。

抛罩分离仿真研究进展

抛罩分离仿真是航空航天研发过程中的重要一环,其关键在于对分离安全性的分析。回顾以往对抛罩分离安全性的仿真研究,发现现有的分析方法和模拟方法都基于生成的仿真分离轨迹进行。而随着时代和需求的发展,罩体本身的材料结构和抛罩的环境都发生了变化。在原有刚体分离轨迹的基础上,针对柔性整流罩的分析已经成为了仿真整流罩分离的主要研究方向。在对现有研究进行总结后,认为现有抛罩仿真的主要难点和关键技术集中在耦合模型、动网格以及CSD模型的简化上,对这3种技术做出了具体分析与展望。最后对抛罩分离仿真的发展给出了几点结论和建议。

美国KEI导弹发展研究及性能分析

动能拦截弹(kinetic energy interceptor,KEI)主要用于拦截在助推段、上升段以及中段飞行的中远程和洲际弹道导弹,具有高速、高加速的特点。通过文献资料的研究分析和建模仿真,对KEI导弹的总体参数、气动参数、动力参数进行了反设计和研究,并对KEI导弹的飞行性能和拦截性能进行了仿真,结果表明:KEI导弹能够在约60 s内加速至6 km/s,并对典型目标具备在助推段/上升段拦截弹道导弹的能力,对国内拦截武器的发展和研究具有参考意义。

基于防空导弹滚动通道控制时/频域指标映射关系研究

在防空导弹控制系统设计时,如何快速高效设计出满足给定指标的控制系统一直是热点问题。以滚动通道控制设计为例,从数学角度出发设计控制结构,采用解析法、根轨迹法和幅相特性Bode图法建立了时/频域指标与控制参数之间的映射关系,以及时/频域指标之间的映射关系。该映射关系可兼顾时域指标和频域指标来更快速高效设计控制参数,而且还可以得到控制参数变化时指标变化的规律。这有助于根据系统需要实现的性能指标进行控制系统的设计。最后用解析法建立系统时间常数、上升时间、截止频率和闭环带宽之间的关联关系。通过该关联关系对系统可建立更加清晰的物理认识,有利于指导在工程设计中当系统出现振荡或者发散现象时如何采取解决措施。

考虑CapsNet算法的未知故障预报应用研究

针对现有故障预报模型自身不具备未知故障识别能力,需重新收集数据对模型进行训练或借助其他组件对未知故障进行学习识别的问题,提出基于CapsNet模型的未知故障预报方法。该方法可有效处理复杂装备的多维状态感知信号,实现装备故障的精确感知,在出现未知故障时可自适应地调整模型并对未知故障进行预报。构建转换矩阵,由低层胶囊的特征预测出相对应的高层特征的存在及姿态。详细介绍了动态路由算法将低层胶囊生成的预测向量整合到对其表示同意的高层胶囊并形成特征向量的过程。在CapsNet最后一层胶囊实现故障特征分类的过程提出阈值判断法,通过合理选择阈值λ的取值范围,使胶囊网络模型能完美地区分已知与未知故障,实现故障的精确预报。使用提出的方法对经过良好训练的系列CapsNets模型进行性能验证。通过实验可以发现,提出的方法能较好地实现未知故障预报,可证实该方法的可行性。

燃气舵操纵机构摩擦力矩试验技术研究

针对在试验室条件下高效准确评估燃气舵操纵机构摩擦力矩需求,设计了燃气舵舵轴轴承摩擦力矩试验系统,在此基础上进一步搭建了操纵机构摩擦力矩试验系统,充分模拟燃气舵系统实际安装状态,进而提出了摩擦力矩试验方法,揭示了关键轴承摩擦力矩随加载载荷与过载系数变化规律,探究了操纵机构摩擦力矩关键影响因素。试验结果表明,试验系统为准确获取摩擦力矩提供了合理的测试手段,舵轴关键轴承摩擦力矩随加载载荷和过载系数的升高而增大,增加关键轴承之间的距离可以明显减小摩擦力矩,且轴承摩擦力矩在操纵机构摩擦力矩中起主导作用。

基于人机混合智能的协同作战研究

体系作战是未来海上战争的主要模式,兵力协同是面向体系作战的具体手段;人机混合智能技术将人类智能和机器智能有机地结合起来,充分发挥人类和机器各自的智能优势,以提高系统整体的性能和效率,完成对海上协同作战任务的混合决策与作战;文章对现有人机混合智能决策作战的研究方法进行了论述和对比分析,并针对海战场协同作战决策系统,分析了不同模式的人机混合智能技术在海上协同作战方面的应用;在此基础上,提出了一种系统的人机混合智能协同作战方法,能够提高决策效率、增强态势感知能力和优化资源分配,为后续深入研究和完善海上智能协同作战提供了理论基础。

面向星地协同网络的联邦边缘学习方法研究

目前地面蜂窝网络无法实现全球广域覆盖,同时抗毁性不高。低轨卫星网络的加入,弥补了地面蜂窝网络的不足。二者协同成为星地协同网络后可以打破两种网络之间互相独立的现状并结合它们的优点,是未来的发展趋势。在对星地协同网络中海量设备产生的大量数据进行分析处理时,易出现隐私信息泄露和数据孤岛问题。为解决上述问题,提出一种包含分层聚合和用户关联策略的联邦边缘学习算法。该算法通过分层聚合来适配星地协同网络,并通过用户关联策略实现时延和模型精度的联合优化。仿真表明,所提出的算法可以使协同网络中进行联邦边缘学习的全过程时延较低,同时可以得到较高的模型测试精度。

新一代防空导弹红外成像末制导系统总体技术应用研究

随着新技术军事革命的到来，新一代空中威胁不断涌现，对防空防天体系及防空导弹提出了更高要求。根据未来防空体系要求在分析新一代防空导弹红外成像末制导系统主要特点的基础上，提出了高速导弹应用红外成像末制导需要解决的新技术问题，包括：大作用距离、高分辨率、变帧频变积分时间快速成像、快速信息信号处理、侧窗探测、气动光学效应校正、抗光电干扰、轻小型化等。这些问题已成为红外成像末制导技术应用研究的重点。

基于评价模型的指挥控制模型设计方法研究

当前,威胁排序、火力分配和发射决策等防空武器系统内指挥控制(C2)模型设计时,存在缺乏全面性、客观性和弹性的问题。为解决以上问题,提出了一套基于评价模型的指挥控制模型设计方法。一方面,该方法从设计目标、设计原则和设计方法等3个方面出发,建立了一套因素体系的设计流程,层次化梳理模型的所有影响因素;另一方面,基于对常用评价方法优劣势的分析,该方法提出了一套评价模型的甄选流程,通过该流程优选出合适的评价模型,实现对因素体系的计算。为验证所提出方法的性能,用该方法设计了典型的防空武器系统目标威胁排序模型。计算结果显示,所提出的方法能够用于防空武器系统指挥控制模型设计中,为防空武器系统多因素决策过程提供了一种新的设计思路。

导弹发射飞行可靠度评估方法研究

发射飞行可靠度是导弹重要的战术技术指标,在导弹鉴定飞行试验数据无法满足导弹高可靠度指标评估要求的情况下,综合考虑地面数据提出了一种基于折合因子Bayes理论的导弹发射飞行可靠度评估方法。该方法首先将地面试验数据进行等效转换并开展一致性检验;其次,采用L-M法将地面数据折合为导弹飞行试验的验前信息;最后,采用基于折合因子的Bayes理论方法对导弹发射飞行可靠度下限进行评估。典型案例研究结果表明,所提出的方法能够充分利用导弹及各分系统可靠性鉴定试验数据信息,既降低了飞行试验的成本和风险,又增加了导弹发射飞行可靠度评估值的合理性。

陶瓷气凝胶柔性隔热材料应用于航空航天的研究进展

传统的陶瓷基或者树脂基蚀防热材料无法充分发挥材料的烧蚀吸热优势,且热导率和密度偏大、烧蚀维形性较差,影响飞行器的机动性。另外,在有氧环境中传统的树脂基烧蚀防热材料会存在严重的有氧烧蚀。而陶瓷瓦类非烧蚀材料,脆性大,抗损伤能力差,制备和维护成本高,很难适应新一代飞行器大面积防热。所以需要发展较低密度、长时有氧环境近零烧蚀、长效防隔热一体化的陶瓷气凝胶柔性材料,满足未来的飞行器整体热防护材料的需求。本综述总结了气凝胶和陶瓷纤维材料在航空航天领域的研究进展,以期为相关研究提供参考。