灵巧航行体半实物仿真系统设计方法与应用

以新型灵巧航行体研发为背景,针对其近水面运动易受波浪力干扰、舵面受力复杂等问题,通过建模与仿真解耦设计、环境条件自动切换等方法设计了模拟灵巧航行体水中工作环境的半实物仿真系统,并在此基础上进行了实时仿真计算能力试验、灵巧航行体半实物仿真试验研究和波浪干扰试验研究.结果表明,应用所建立的设计方法构建的半实物仿真系统解决了灵巧航行体近水面运动姿态控制系统半实物仿真的需求,可为灵巧航行体的姿态控制系统设计和实航试验提供重要参考依据.

小型航行体近水面纵向运动鲁棒控制

质量较轻的小型航行体在近水面运动时易受波浪力干扰,影响运动稳定性和控制精度,为抑制干扰,在建立纵向平面动力学模型的基础上,采用H∞混合灵敏度鲁棒控制方法设计了小型航行体近水面纵向运动控制器,建立了近水面波浪力模型,并结合所建立的波浪力模型进行了小型航行体纵向运动控制的数学仿真和半实物仿真实验研究.结果表明,所设计的控制器调整时间短,超调小,鲁棒性较强,可较好地解决小型航行体近水面航行时的波浪干扰问题,为小型航行体总体控制系统设计提供参考依据.

目标航迹规划方法在水域封锁效能研究中的应用

提出一种对被封锁区域的目标进行航迹规划的方法,用于研究港口、航道的封锁效能。针对目前封锁作战的特点,对由空中平台布撒的封锁弹药的封锁特点进行研究,采用基于改进的A*算法(SAS)的目标航迹规划方法在被封锁水域进行目标航迹规划,从而判断此次封锁的成功与否,多次试验,由蒙特卡洛原理计算封锁概率,评估封锁效能。结果表明,该方法相对于传统方法能更准确地分析港口、航道的封锁效能。

不同加筋结构在水中接触爆炸下的破损规律

采用LS-DYNA对不同加筋强度和不同加筋位置的筋板结构的水中接触爆炸进行了数值模拟,定义描述不同加筋强度、位置的强度因子和距离因子,建立不同强度因子的6种加筋模型和不同距离因子的3种加筋模型。通过对水中接触爆炸下典型加筋结构破损过程分析和不同模型纵、横破口长度和破口面积的对比,得到了加筋板在水中接触爆炸下强度因子、距离因子对破口形状和大小的影响规律。结果表明:增大纵横方向强度因子能有效抑制破口面积,增大横向强度因子对破口无明显影响;药量一定情况下,距离因子与破口面积成正比,破口形状与距离、强度因子相关。

复杂干扰条件下灵巧航行体深度控制

使用泵喷射推进器推进在近水面运动的细长航行体时,将受到严重波浪力干扰及尾部水动力干扰,这对运动稳定性及深度控制精度具有显著影响.为抑制干扰,在建立深度通道动力学模型的基础上,设计了模糊控制器,应用模糊控制方法对深度控制系统进行校正.以使用泵喷射推进器推进在近水面运动的某细长航行体为控制对象,通过半实物仿真试验,对比了常规双环控制方法及该模糊控制方法,结果表明,模糊控制方法具有更高的控制精度,为使用泵喷射推进器推进的近水面灵巧航行体深度控制提供了一种可行的方法.

动能侵彻体冲击带壳炸药装药的爆燃失效

针对动能侵彻体冲击下带壳炸药装药的失效问题,分析了炸药装药不同反应情况驱动壳体速度,提出用等效格尼速度或等效格尼能表征炸药装药失效等级,相应给出了求解等效格尼速度和等效格尼能的方法。基于等效格尼速度对带壳炸药装药失效等级进行了划分并得到判据,提出爆燃失效是一种有效的失效理念。结合实验、数值模拟和解析计算研究了动能侵彻体冲击下带壳B炸药的爆燃失效问题,分析了爆燃失效与正常爆轰失效的关系,结果显示当等效格尼速度约为正常爆轰反应条件下的1%时,可视为邻近炸药装药爆燃失效的下限值。

弹头挤进枪管过程膛线应力仿真研究

为了解决枪管寿命低的问题,建立弹头挤进枪管仿真模型,分析弹头挤进不同膛线结构步枪枪管过程的应力情况。仿真结果表明,弹头挤进弧形膛线结构的枪管时应力较小,弹头可正常运动,被甲表面损伤程度较小,枪管弧形膛线结构承受的应力均比传统梯形膛线的应力下降45%以上,为优选膛线结构和提升枪管寿命提供技术支撑。同时对挤进过程铬层建模进行了研究,铬层较厚时,膛线应力较小,但层间切应力较大,而铬层较薄时,层间切应力较小,但膛线应力较大,都不利于提高枪管寿命,与实际情况基本相符。

外弹道虚拟试验三维视景仿真技术研究

为了解决外弹道试验周期长、投入成本高等问题,文中基于外弹道经典理论与视景仿真技术,设计了外弹道虚拟试验平台,并以某高炮为虚拟试验对象,对平台的可行性和准确性进行了验证。仿真结果和数据分析表明,外弹道虚拟试验平台性能稳定,虚拟场景逼真流畅,试验结果与实际结果吻合较好,对外弹道虚拟试验的设计具有一定的参考意义。

某机枪威力综合考核仿真研究

以某小口径机枪为例,结合GJB3484—98枪械性能试验方法,利用ANSYS/LS-DYNA软件对其侵彻钢靶松木靶进行了仿真分析,其结果与试验结果相吻合。表明:仰射状态射角大于23°与俯射状态射角小于-15°时,弹头均不能穿透靶标,实现了该机枪威力的综合考核。

基于双方态势的机载光电探测系统的能力研究

针对作战环境下机载光电探测系统的探测能力评估,通过对作战环境和探测概率特性的分析,构建了机载光电探测系统探测能力包线模型。经过仿真分析,所建立的探测能力包线随着相对进入角、方位角、俯仰角、背景辐射和系统性能的变化而呈现不同的变化规律,基本符合实际情况,同时给出了最佳的探测方位。

无人飞行器H_∞混合灵敏度鲁棒控制

针对各类飞行器机动性能的要求不断提升的现状,以一种新型无人飞行器为主要研究对象,建立了无人飞行器的运动模型,并设计了一种基于混合灵敏度鲁棒控制理论的控制器对其进行姿态控制,使该无人飞行器姿态控制系统具有较好的鲁棒性能和干扰抑制能力,能够适应数学模型参数的不确定性,基于所建的模型进行了数学仿真和半实物仿真实验。结果表明,所设计的控制器在参数摄动时阶跃响应调节时间短,鲁棒性好。研究结果为解决无人飞行器运动中的复杂干扰问题提供了理论依据和参考方法。