高超声速滑翔飞行器运动性能分析

防御方对来袭高超声速滑翔飞行器存在运动建模颗粒度过粗和难以过细等问题。在给出弹道几何模型的基础上,运用升阻比表示的滑翔段至末段运动模型定量评估分析了高超声速滑翔飞行器远程打击、末段毁伤、低空突防、快速打击、侧向绕飞突防等能力,采用4种典型高超声速滑翔飞行器对性能分析结论进行了校验。分析结果表明:高超声速滑翔飞行器大气层内高速飞行的同时会极大地延长其飞行时间,可观的横向机动距离需要牺牲较远的纵向射程。

临近空间高超声速滑翔弹双通道跟踪算法

为了提高临近空间高超声速滑翔目标的跟踪精度,提出了一种双通道并行跟踪算法。首先对比分析了目标的弹道轨迹,目标角度域参数相比位置域参数存在更显著的变化规律,为了在雷达测量直角坐标系下跟踪,采用倾角和方位角代替航迹倾角和航向角,将倾角变化率和方位角变化率描述成零均值正弦自相关随机过程,分别建立了纵向通道和横向通道的角度域模型。然后将目标轨迹分解到纵向观测平面和横向观测平面,通过量测数据预处理、双通道并行滤波、输出状态合并,实现目标的三维跟踪。最后通过仿真实验设置了算法中两个通道的机动模型的参数,分析了过程噪声对跟踪精度的影响,仿真结果表明,与现有的临近空间高超声速目标跟踪算法相比,该算法具有较高的跟踪精度。

临近空间高超声速目标跟踪制导雷达搜索空域确定模型

针对临近空间高超声速目标跟踪制导雷达的搜索空域划分问题,提出了基于修正球坐标系的搜索空域模型确定方法。在给出预警引导信息在修正球坐标系下的描述形式基础上,建立了静态搜索空域确定模型,并利用目标的速度引导信息,对搜索空域的动态匹配模型进行研究。仿真结果表明,该方法实现了目标高超声速运动条件下,跟踪制导雷达对临近空间高超声速目标的连续高概率覆盖,相应提高了雷达的搜索性能。

虚实结合教学模式在雷达装备实践教学中的应用

针对雷达装备实践教学中存在的困难,文章从虚拟实践、实装实践和强化训练三个方面阐述了虚拟实践教学与实装实践教学相结合的教学模式,并通过具体教学案例详细给出该教学模式的实施方法。

临近空间高超声速滑翔弹跟踪模型

为了提高临近空间高超声速滑翔目标的跟踪精度,基于目标的航迹倾角变化规律建立了一种新的机动模型。为了在雷达测量直角坐标系下估计目标的位置和速度,分析了目标的弹道剖面角,基于航迹倾角变化率和倾角变化率有相近似的变化规律,提出用倾角代替航迹倾角,将倾角变化率描述为零均值正弦自相关随机过程建立角度域的Markov模型,然后将角度关系映射到位置维度建立空间模型。为了使得系统总体状态模型线性,将模型拆分为前端的角度子滤波器和后端的位置子滤波器,由角度滤波器驱动位置滤波器联合跟踪滤波。通过仿真设置了模型的参数,实验结果表明其模型具有更好的跟踪精度。

基于目标轨迹空间关系的视频摘要方法

碰撞现象是视频摘要中需要避免的问题,在轨迹重排时一般通过碰撞代价函数进行约束,但是现有视频摘要方法在轨迹重排优化过程中需要重复计算轨迹间的碰撞代价,存在大量冗余运算量,为此提出了一种基于目标轨迹空间关系的视频摘要方法。该方法通过分析目标轨迹间的空间关系,可以在轨迹重排前预先判断两条轨迹是否会发生碰撞,据此定义了3种轨迹关系,并给出了碰撞代价的快速计算方法,从而较好地降低了现有视频摘要方法优化过程中的冗余计算,提高了视频摘要中轨迹重排的运算速度。实验结果验证了所提方法的有效性。

多尺度宽线检测方法

针对基于非线性滤波的宽线算子的不足,提出了一种多尺度宽线检测方法。基本宽线检测算子采用单个尺度模板检测图像中的宽线,导致仅能检测宽度小于模板半径的宽线特征,且在多条宽线交叉处检测效果较差;与之不同,多尺度宽线检测方法首先采用多个不同尺度的模板进行检测,然后在多个尺度归一化的检测结果中取最大响应值,再通过阈值分割、滤波处理等后处理步骤得到最终的检测结果。分别利用仿真图像和实际图像对多尺度宽线算子进行了性能测试,实验结果表明,多尺度宽线检测方法克服了基本宽线算子的不足,较好地检测出了图像中的宽线特征。

改进的平方根UKF在再入滑翔目标跟踪中的应用

针对临近空间高超声速再入滑翔目标跟踪问题,提出了一种基于新气动力模型的改进的平方根UKF滤波算法(ISR-UKF)。首先对气动力模型进行了变换。其次,在传统平方根UKF基础上,改用球形无迹变换来计算权系数以及sigma点;改进了平方根矩阵的分解方法;同时为解决矩阵求逆易出现奇异值使滤波失效的问题,提出在协方差矩阵更新中引入多重次稳定因子。最后将该算法分别与基于原气动力的ISR-UKF,基于新气动力的平方根UKF以及基于原气动力的平方根UKF进行仿真比较。仿真表明,该算法具有良好的滤波性能,而且能避免奇异值问题的出现,具有很好的可靠性。

基于分支定界法的相控阵雷达事件调度算法

为解决相控阵雷达事件调度问题中调度成功率、时间偏移率与算法时效性三者之间的矛盾,本文提出一种基于分支定界法的调度算法;该算法首先在现有调度结果上调取所有可执行事件,即获得若干“节点”,多步递推后由多“层”节点形成若干条备选“分支”,扩大解空间范围,提高算法性能;然后通过“删减”操作删减掉收益较低分支,将解空间控制在一适当范围内,减小搜索盲目性,降低算法计算量.仿真实验表明,与基于综合优先级算法的调度结果相比,利用本文算法调度时调度成功率提升了 52%;与基于时间指针算法的调度结果相比,本身算法时间偏移率降低了 61%;与基于遗传算法的调度结果相比,本文算法调度耗时仅为前者 1~2%.

高超声速/常规巡航导弹预警探测特征比较

为厘清防御方对来袭临近空间高超声速巡航导弹性能的认识进而改进现有导弹防御策略,从体系预警探测的角度对其与巡航导弹之间的特征进行了比较分析。通过建立颗粒度适中的目标运动模型、红外探测模型和雷达探测模型,详细、定量对比分析了2类目标巡航高度和飞行速度对地基预警体系的影响及其红外辐射可探测性。分析结果表明,高超声速巡航导弹红外辐射强度更大,使得红外探测器对其探测距离更远;尽管高超声速巡航导弹速度更快,但纵向射程相同时,其相对更高的飞行高度使得地基雷达对其提供的预警时间更长。

基于LFM信号的风轮机叶片回波模型与分析

针对风轮机叶片对空管雷达设备的严重干扰问题,依据散射点叠加原理,提出了一种风轮机叶片回波模型。首先,按照LFM信号体制构建了风轮机叶片回波模型,考虑了风轮机回波信号随风轮机叶片旋转的变化特性,探究了信号相位与散射点间的变化关系。其次,利用所提模型研究了风轮机叶片(Wind Turbine Blade,WTB)回波信号在时域、频域以及时频域的特征。然后分析了风轮机叶片在时域的"闪烁效应"以及频域的集聚效应对雷达信号处理造成影响。最后,通过仿真证明了WTB回波模型的有效性,为风轮机杂波抑制提供了相关理论基础。

平流层飞艇晃动对艇载雷达回波影响的分析

平流层飞艇载雷达系统较之地基雷达针对临近空间目标更具探测优势,但也存雷达探测性能受飞艇运动影响的问题,须结合飞艇的运动特点分析艇载雷达的回波形式。对此,本文从艇载雷达天线阵元的速度差别入手,分别建立了艇载雷达天线阵元的运动计算模型和艇载雷达回波计算模型。根据建立的模型,分析了飞艇晃动对雷达信号的影响,计算了不同因素对天线阵元速度的影响,并分别在天线阵元速度差别最大和最小的情形下进行了回波仿真,结果显示:在飞艇运动状态下,艇载雷达探测效果随目标距离增加而下降,但在不同的探测方向上下降程度是不同的。

基于参考椭球的高超声速滑翔飞行器弹道仿真

高超声速滑翔飞行器独特的运动特性给反导预警系统带来巨大挑战,为更加精确地对其弹道进行描述,基于地球的参考椭球模型,分别推导出高超声速滑翔飞行器处于滑翔段时的动力学和运动学方程组,最后对其进行弹道仿真并与基于地球圆球假设的弹道进行对比。仿真结果表明,弹道各参数在两种假设条件下有着不同程度的随时间增大的误差,针对长时间远距离飞行的高超声速滑翔飞行器的稳定跟踪及弹道估计等问题,建议采用文中建立的运动方程进行弹道仿真。

基于时频特征的旋翼目标微动参数估计方法

旋翼目标的微动参数可为雷达目标的识别提供依据。针对旋翼目标微动参数的提取问题,利用其回波时频特征,提出一种微动参数估计方法。首先基于点散射原理对旋翼目标构建回波模型。其次,利用联合时频分析技术对旋翼目标回波的时频特征进行分析,并解释"时频闪烁"特征的产生机理。然后通过"时频闪烁"特征与微动参数间的对应关系,实现对旋翼目标微动参数的估计。最后,通过仿真验证了上述微动参数估计方法的有效性,且结果表明该方法在多旋翼目标场景下同样适用。

临近空间升力式再入飞行器跳跃空域预测

远程预警相控阵雷达在探测临近空间升力式再入飞行器时受到地平线限制,当雷达在远端发现目标后,飞行器由于纵向跳跃和侧向偏移可能机动至雷达水平波束屏以下,从而造成情报中断。为了维持情报连续,提出了一种基于目标三自由度弹道方程的跳跃空域预测方法,以辅助预警系统补盲照射。首先,将穿屏过程中的量测信息通过坐标变换转换到对应坐标系,得到目标飞离地平线的运动参数初值;然后,根据这些量测信息估算目标飞离地平线时的控制量,并对其进行预测,基于数值仿真获得了目标可能的跳跃点空间分布;最后,通过仿真验证了该方法的有效性。

青光眼药物跨角膜输运特性实验研究

青光眼是导致眼睛失明的疾病之一。局部用药是治疗青光眼的一种有效方法,但角膜的低渗透性限制了药物快速输运至病变组织,因此亟待研究青光眼药物跨角膜输运特性。本文选用质量分数ω=0.01与质量分数ω=0.05两种不同质量分数的毛果芸香碱水溶液作为青光眼药物制剂,对其作用在猪角膜上进行了药物渗透的离体实验。实验结果表明:质量分数ω=0.05实验组接收池内药物浓度增长速率明显高于ω=0.01实验组,药物浓度增长速率与初始给药浓度成正比例;药物累积过程主要由非稳态与伪稳态两个阶段组成,得出了伪稳态阶段药物累积量与给药浓度,时间,角膜厚度以及药物扩散系数满足的函数;毛果芸香碱水溶液跨角膜输运的扩散系数约为2.47×10^(-6)cm^(2)/s。本文的研究将有助于后续进行建立青光眼药物跨角膜输运特性数学描述方程的工作,从而优化青光眼药物的药物设计。

逆流湿式冷却塔宏观预测耦合模型及其热力性能研究

提出了一种同时考虑喷淋区与填料区的湿式冷却塔性能预测模型,通过对喷淋区和填料区分别建立数学模型,将两个区域耦合求解,从而计算出最终的出口参数,分析在不同入口空气相对湿度下液滴初始直径和液滴初始速度对冷却塔换热能力的影响。结果表明,耦合模型的结果相比于忽略喷淋区和雨区的模型更接近实验结果,预测误差最大可减少1.51%;降低入口空气相对湿度、减少液滴初始直径可以强化换热,冷却水出口温度降低,而初始液滴速度对冷却水出口温度的影响则可忽略不计。

管壳式相变蓄热系统性能实验研究

相变蓄热(LHTES)系统利用相变材料(PCM)的潜热可有效地提高系统的储热能力。通常,PCM的导热系数低,使LHTES系统的应用受到了限制。本文通过向十五烷中添加膨胀石墨提高导热系数,分别采用纯十五烷和含有质量分数为30%膨胀石墨的复合十五烷,在不同水流量下,对管壳式LHTES系统的储热特性进行了实验研究。实验结果发现:当储能介质为质量分数为30%膨胀石墨的复合十五烷时,放冷过程中有效储热系数和相对储热率在Re=4298时出现明显峰值,换热效率与储热能力达到相对平衡。并且,当Re=4298,采用含有质量分数为30%膨胀石墨的复合十五烷与纯十五烷相比,系统的有效储热系数可最高提升336.84%。

屈服强度1100 MPa级超高强钢热处理组织及性能

随着工程机械向大型化轻量化方向发展,超高强钢的市场需求越来越大且综合性能要求越来越严格。结合5 000 mm宽厚板生产线及热处理装备,研究淬火过程中淬火温度对屈服强度1 100 MPa级超高强度钢组织及力学性能的影响。结果表明,淬火温度决定了合金元素的溶解和分布状态、原始奥氏体晶粒尺寸,影响试验钢的综合力学性能。不同淬火温度下,基本微观组织为板条马氏体。随着淬火温度的升高,原奥氏体晶粒尺寸增大;当淬火温度由840℃升高至990℃时,原奥氏体晶粒平均尺寸由9.0μm增加到22.5μm。采用900~930℃淬火及350℃回火的热处理工艺,试验钢可获得最佳的强韧性匹配,此时屈服强度为1 125~1 155 MPa、抗拉强度为1 306~1 335 MPa、断后伸长率为12.5%~14.0%,布氏硬度为415~419,-40℃冲击功为80~100 J,抗拉强度与布氏硬度比值范围在3.10~3.20之间,满足标准GB/T 28909—2012对Q1100E的要求。

轧制及热处理工艺对API 5L Gr.B管线钢抗HIC性能的影响

采用ZWICK-600电子万能试验机、ZBC3452-C冲击试验机、ZEISS Amager1光学显微镜(OM)检测了不同轧制及热处理工艺下API 5L Gr.B管线钢的显微组织和力学性能,研究了显微组织对API 5L Gr.B管线钢抗氢致裂纹(HIC)的影响。结果表明:API 5L Gr.B管线钢显微组织中的珠光体组织会降低抗HIC性能,而随着轧制工艺的变化,获得的准多边形铁素体+点状退化珠光体组织会显著提高抗HIC性能;正火处理因为无法减轻钢板心部带状组织而不能从根本上改善试验钢板的抗HIC性能;调质处理可以改善原始组织的均匀性,细化晶粒,消除带状组织,显著提高钢板抗HIC性能。