复合型非致命动能弹冲击能量耗散特性数值模拟

非致命动能弹药应用广泛,传统型非致命动能弹常常发生过度伤害的问题,研发新一代兼具安全性和有效性的复合型非致命动能弹很有必要。为了揭示复合型非致命动能弹致伤机理,评估其对人体的冲击损伤,通过数值模拟的方法,比较传统型非致命动能弹与复合型非致命动能弹以相同速度冲击靶标以及复合型非致命动能弹以不同速度冲击靶标所获得的数据,深入分析复合型非致命动能弹冲击能量耗散特性,为我国自主研发新一代非致命动能弹药提供一定参考。

基于约束熵的复杂系统重要节点崩溃控制研究

为有效控制复杂系统崩溃,提出一种基于约束熵的复杂系统重要节点崩溃控制方法。通过概述现有事故致因理论及模型,建立分析复杂系统安全事故致因的"认知-约束"模型。针对复杂系统节点众多,关联复杂的本质,指出为预防安全事故,必须在强化安全认知能力的基础上对重要节点进行约束控制。在提取节点重要度评估参数后,设计一种改进的复杂系统节点重要度评估算法。最后,引入约束熵概念,构建抑制复杂系统重要节点崩溃的约束熵度量模型。研究结果表明,存在可量化的用于控制复杂系统崩溃的手段;预防安全事故的关键是将适量的约束熵"引入"重要节点。

基于SIMULINK球形非致命弹丸飞行稳定性研究

国际主流防暴枪采用滑膛枪管发射非致命弹丸,存在射击精度差弹丸飞行稳定性不高等突出问题,极易造成对目标的不可逆杀伤甚至死亡。通过简化一般情况下的旋转体运动学方程,得到球形非致命弹丸在自旋情况下的短周期运动学方程组,并用SIMULINK建模仿真。仿真结果表明,弹丸飞行稳定性与飞行速度无关与自旋速度有关,且自旋速度越快则稳定性越好射击精度越高但存在收敛的极限。仿真结果可以为新型线膛式防暴枪的研制提供一定依据和参考。

复杂系统风险熵的涌现与动力学传播分析

随着系统复杂程度和耦合程度的提高,基于还原论思想的因果失效律不足以解释复杂系统安全事故的致因,因此必须采用基于复杂性科学和系统科学的事故分析方法。本文在评述现有的事故致因理论及模型后,给出了复杂系统安全事故的五类致因因素及其因素间的关联关系,并构建了基于致因因子风险状态的风险熵函数,分析了风险熵的涌现过程,同时在构建复杂系统事故致因网络模型的基础上,形式化地描述了风险熵在事故致因网络上的动力学传播过程。该研究结果可为复杂系统安全事故分析及预防提供新的思路。

BP神经网络在航空机务人员本质安全程度评价中的应用

航空机务是飞机安全服役的重要保障,为提高航空机务系统的本质安全性,需要对航空机务人员的本质安全程度进行准确评价。在对本质安全人进行定义并明确航空机务人员本质安全程度评价项目后,构建了一种基于MATLAB的用于本质安全程度评价的BP神经网络模型。实例分析中,以某航空公司10位机务人员的专家打分数据作为样本输入,在对输入数据进行标准化处理,并明确期望输出后,通过编程计算,确定了网络隐含层神经元的最佳数目。采用优化结构进行仿真计算,结果表明BP网络的期望输出值和实际仿真输出值能较好吻合,证实了模型的可信性。基于BP网络的航空机务人员本质安全程度评价具有较好的适用性和可行性。

管内高压气体冲击静态液柱的CFD模拟

为可视化内部流场,采用Fluent软件对警用脉冲防暴水炮炮管内高压气体冲击静态液柱的过程进行了三维数值模拟,得到了重力作用和无重力时的三维气液界面形状,分析了不同时刻管内的速度和压力变化情况,将压力模拟值与理论计算值进行了比较分析。从模拟结果可以看出,重力对于界面形状影响较大,液柱加速过程开始呈线性增加,当t>0.01 s时,呈指数形式增加,管内压力模拟值与理论值基本吻合。验证了CFD软件用于水炮内流场研究的可行性,所得结论对于水炮改进设计有一定的指导意义。

航空装备研制风险的综合赋权-双基点法评估

为实现对航空预研项目技术风险的定量评估,建立技术风险评价指标体系,建立基于综合赋权和双基点方法的综合评估模型,采用层次分析法(AHP)求得主观权重,熵值赋权法求得客观权重,运用线性规划方法求得对2类权重加权的权值,构造综合权重;使用正负理想点间的投影距离代替传统的相对欧式距离对TOPSIS方法进行改进;实例分析中,通过对某航空预研项目5种不同的方案进行风险评估,得出各方案的优劣度,选出了较为优化的技术方案,该方法可用于指导其他装备研制风险的评估。

基于脆性结构崩溃的复杂系统安全事故致因分析

为探索复杂系统安全事故的本质致因,为安全事故的预防提供有效措施,对复杂系统结构崩溃的必然性进行分析,指出复杂系统的结构是一种具有潜在崩溃趋势的脆性结构。通过分析复杂系统脆性结构的崩溃过程,对复杂系统的安全状态和连锁崩溃进行数学描述,提出控制安全关键子系统崩溃的策略。在分析复杂系统结构脆性因子及其关联的基础上,构建基于熵的复杂系统安全度模型,结果表明,安全约束的缺乏或失效是复杂系统安全事故的本质致因。

复杂系统事故致因网络中风险熵传递的Arena仿真

为进一步探明复杂系统事故致因机制,提供安全控制新策略,在描述"认知-约束"模型的具体应用步骤和系统风险熵测度模型的基础上,针对简化的事故致因网络,构建复杂系统事故致因网络中风险熵传递的Arena仿真模型。模拟得到风险熵的动态变化曲线及关键节点内的风险熵处置过程曲线,进一步考量节点不同免疫概率对整个网络风险熵处置能力的影响。研究结果表明,基于静态网络结构所得到的重要节点并不是影响网络性能的关键节点,致因节点重要度评估必须同时考虑网络的静态结构以及动态的风险熵传递。

复杂事故系统风险传递路径的仿真分析

为找到影响事故网络风险传递特性的重要参数,提出控制风险传递行为的新对策,从复杂事故系统角度着手,给出事故网络、节点免疫力、关联强度、风险传递路径等网络特性的形式化描述。基于Arena软件,构建已有事故网络的仿真模型。从节点免疫力、外界风险处置资源、关联强度和传递路径4个方面,仿真分析网络特性对事故网络风险动力学行为的影响。结果表明,提高节点免疫力、增加外界处置资源、设置关键路径中等水平关联强度,均能显著提高事故网络的风险处置能力,而非关键路径中的关联强度不是影响风险传递特性的重要参数,管理者应将资源优先配置于包含较多高度数节点的关键路径。

熵权集结多维数据的事故网络节点重要度评估

为控制多组元复杂系统的风险,确保其安全运行,用牵连控制重要节点方式抑制系统崩溃。基于静态事故网络中的节点度参数和专家经验获得的节点中心度参数,以及动态仿真所得的风险传递数据,建立熵权集结多维数据的事故网络节点重要度评估算法。从备用风险处置资源视角,采用Arena软件验证4种节点重要度排序结果的优劣情况。结果表明:基于熵权集结多维数据的节点重要度评估结果最优,通过赋予该排序下的重要节点一定的性能可大幅提高系统风险处置能力。

脉冲防暴水炮发射管内的建模与二维仿真

为优化设计,奠定外流场研究的基础,建立了求解脉冲防暴水炮发射管内压力,水柱速度及摩擦力的计算模型。使用商业Fluent软件对发射管内高压气体冲击水柱进行二维数值模拟,采用k-ε模型描述湍流分布,二维VOF模型追踪发射管内的气液界面。模拟得到了气液界面的演化图像,出口速度矢量分布,以及不同时刻管内对称轴上的压力分布。将所建立模型的理论计算值与模拟值进行比较,分析了两者的吻合情况。仿真结果证明:水柱的管内运动压力起主要作用,重力作用并不明显,压力梯度较大的区域出现在水柱段,模拟值与理论计算值基本吻合,可利用模拟值对计算模型进行修正。所得结论对于水炮类非致命武器的设计及水炮外流场的研究有一定的指导意义。

复杂系统安全事故致因网络建模分析

为构建复杂系统事故致因网络层次结构模型,提出将同类组元映射为事故致因因素。提取复杂系统一般性的安全事故致因因素,并采用改进的决策试验与评价实验室(DEMATEL)算法对这些因素进行结构化处理。在案例分析中,基于上述算法确定影响空军某团飞行安全的关键致因因素,考虑不同阈值λ下可达矩阵中致因因素的度分布,基于驱动力方法构建该团事故致因因素递阶层次结构和致因网络模型,并提出事故预防建议。研究结果表明,事故致因因素间存在层次结构和复杂的关联关系,约束本质致因中的原因因素可获得更大的安全事故预防效益。

非致命武器系统安全性分析

非致命武器在各类防暴和处突任务中发挥着重要作用,为提高非致命武器的系统安全性,给出了系统安全性的定义,明确了非致命武器系统安全性的组成,分析了非致命武器本质(固有)安全性和使用安全性的关系。在建立非致命武器系统安全性评价指标的基础上,建立了适用于非致命武器的安全管理系统模型,为非致命武器的安全管理模式提供了一种新的思路。

各式防暴水炮警用领域应用及研究现状

防暴水炮作为集群式暴乱事件的有效处置装备,在国内外许多警用领域得到了长足的发展,但各种装备都有着难以攻克的弱点。文章通过分析研究,指出了现有装备的不足,并介绍了国外的研究方向和动态。提出应将固定式防暴水炮引入重点设施,以弥补国内的使用空白。

节点免疫力对事故网络风险传递行为的影响分析

为摆脱物理模型的局限,从事故系统动态演化角度来揭示复杂系统一般性事故规律,构建了事故网络风险传递动力学模型,重点考虑节点免疫力、蔓延机制及内部随机噪声对传递过程的影响,并基于重构的事故网络,采用Arena软件对节点风险免疫力的影响特性进行了动态模拟,分析了本质致因层、过渡致因层和近邻致因层不同节点免疫力对事故网络风险传递行为的影响。结果表明:本质致因层和近邻致因层的节点免疫力是影响事故网络风险传递行为的敏感参数,在进行复杂系统事故预防时,应给予上述致因层较高的免疫力等级。

警用脉冲防暴水炮实验系统设计

基于现有实验设备,搭建了科学合理的脉冲防暴水炮试验系统,对其它水炮类装备的实验设计起到了指导作用。

警用脉冲防暴水炮发射管内的建模与仿真

建立了基于气体动力学理论、力学基本定律及因次分析方法的求解脉冲防暴水炮发射管内压力,水柱速度及摩擦力的计算模型。以某型水炮为例算得了最大理论出口平均速度和出口压力,利用fluen t软件对炮管发射状态进行了管内模拟,得到气液界面的演化图像,及出口平均速度曲线和管内压力云图,验证了所得模型用于管内计算的准确性。该组数学模型对于水炮的实验展开及优化设计有着重要的指导意义。

一种航空装备系统中本质安全人的构建方法

据统计,各种事故因素中人为失误占80%,为提高航空装备系统的服役安全性,需要在其使用管理中构建本质安全人。在对本质安全人进行定义并分析构建必要性后,提出了航空装备系统本质安全人的构建方法,建立了人员安全行为控制模型,最后指出本质安全人可靠性增长与本质安全人的构建有着共同的努力方向。对于航空装备系统服役安全性的提高有一定的促进作用。

弹性系数视角下风险耦合特性的仿真分析

风险耦合导致风险发生非线性演化,从而给风险的定量评估带来困难。为给出风险耦合控制的有效对策,基于弹性系数视角界定风险耦合弹性系数概念,以此实现对风险耦合强度的定量测度;基于装备研制项目设计论证环节,从风险测度指标节点裕度角度,采用Arena软件仿真分析单指标和全指标在线性和非线性耦合关系下的系统风险熵和后传风险熵的变化情况。结果表明,全指标非线性耦合会显著改变系统性能,而单指标非线性耦合和全指标线性耦合次之,欲实现风险耦合控制应极力制止全局性的非线性耦合关系。