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。

一种适用于特殊环境的引信远程起爆控制系统

针对目前在引信行业中,引信起爆所存在的各种问题,例如现有起爆方式在特殊工况下无法满足使用要求,现有的起爆器不具有电池电压检测功能以及安全状态检测功能,在实际应用中经常出现电池充电时间过长或充电不足的情况,直接影响起爆设备性能和正常的试验。此外,在部分特殊场景的引信起爆中,这两种起爆方式也无法在具有辐射、气溶胶的等有害环境下进行远距离控制起爆。为了解决上述问题。文章提出了一种适用于特殊环境的引信远程安全起爆控制系统,该控制系统由控制端、执行端、光端机、野战光缆等组成。通过采用该控制系统,解决了引信可靠远距离起爆控制的难题。

基于哈里斯鹰优化算法的引信装定系统参数优化方法

为了满足坦克炮弹药作战实时性的需求,开展引信快速准确接收武器平台传输的敌方距离、方位等信息的研究,对提高作战毁伤效能十分重要。针对引信在武器平台实际环境约束下能量和信息无法快速可靠接收的问题,建立引信共击发通道装定系统能量信息同步传输的数学模型,形成目标函数为通过优化系统设计参数使装定时间最小、约束条件为平台恶劣信道环境下能量信息可靠接收的优化模型,采用哈里斯鹰优化(Harris Hawk Optimization,HHO)算法求解装定系统设计参数的最优值。仿真结果表明,基于HHO算法的系统参数优化方法可以得到最优的系统设计参数,与参数未优化的系统对比,不同信道参数下,能量信息同步传输的时间平均减少了26.4%,信息的可靠接收比平均提高了40.4%,特别是在信道电容大于5 nF的恶劣信道环境下仍能保证信息可靠接收,能量信息接收的快速性和可靠性都大幅提高,作战效能得到优化,通过实验室实验验证该方法的有效性。

低成本全电子安全与解除保险装置研究现状

随着全电子引信技术的不断成熟和快速发展,对全电子引信及安保装置的低成本化提出了新的要求,以便进一步扩展其应用领域。本文重点介绍了全电子安保装置高压元器件(高压变压器、高压电容、高压开关、爆炸箔起爆器)的低成本化发展现状,同时分析了全电子安保装置低成本化发展的影响因素;指出新材料、新工艺、新原理是实现全电子安保装置低成本化发展的根本方法,利用MEMS等先进工艺技术实现全电子高压器件的批量化生产是降低成本的重要手段之一。

MOEMS光逻辑开关状态监测系统

为提高MOEMS光逻辑开关的响应速度、减少长时间热积累对激光点火系统的影响,提出在电热式MOEMS光开关中加入状态监测系统。该监测系统包括状态监测单元、驱动电路、控制电路、状态监测电路等,通过在微电热驱动器的运动路径上设置状态监测单元,当微电热驱动器运动到与状态监测单元接触时,状态监测电路识别到接触信号并输出触发信号,从而实现光逻辑开关的快速切换。针对一种电热式MOMES光逻辑开关制作了状态监测系统原理样机,试验结果表明,该系统能够准确识别微电热驱动器的行程状态,光逻辑开关驱动光纤对正与复位的状态响应时间均小于90 ms。

螺纹连接对引信过载信号粘连的影响因素

侵彻引信多采用螺纹结构与战斗部连接装配。弹体侵彻目标过程中,作用于弹体的冲击载荷将通过螺纹结构传递给引信,使得引信过载较弹体更为复杂,特别是当弹体高速侵彻多层硬目标时,引信过载信号易产生粘连混叠,针对这一问题,基于螺纹连接刚度理论模型,并根据弹引结构特点及其系统等效模型,以某弹引结构为例,对螺纹结构参数影响引信过载信号粘连的情况进行了分析。结果表明,螺距减少,螺纹连接刚度增加,与引信座与战斗部相比,引信与引信座之间螺距的改变对引信处过载影响更大,引信处螺距的增大有利于降低信号的粘连程度。

基于模糊故障树的某高炮无线电引信安全评估

针对引信系统长期贮藏造成的性能下降、作用过程环境复杂、内部结构失效等情况,和传统的Bell故障树分析方法受限于二元的故障描述状态以及与或关系的限制,提出一种基于模糊故障树的引信安全性评估方法。对模糊故障树进行顶事件概率计算和底事件重要度分析,体现出引信系统故障机制和事件联系的模糊性和事件发生的时序性。利用该评估方法对某小口径高炮无线电引信在预定的解除保险和解除隔离流程开始前引信作用故障树进行实例分析,并与传统Bell故障树分析结果进行对比。结果表明:模糊故障树计算所得的失效率为2.1×10-9,Bell故障树计算所得的顶事件概率值为1.2×10-9,两者为同一数量级,且模糊故障树的重要度分析更加快速和高效,能更加科学地进行引信安全性评估和故障树诊断。

4 m×3 m风洞大迎角机构上位机软件

针对大迎角机构机械装置、控制硬件的改造升级,基于Labview框架平台设计编写上位机控制软件。优化更新基于TCP/IP协议的Socket通信,增设虚拟支杆设定、模型防碰撞识别等功能。编制的控制软件已成功应用于气动中心4 m×3 m低速风洞大迎角试验。结果表明,该软件有效提升了试验质量效率和设备运行安全。

掺杂纳米铝粒子硼硝酸钾的激光点火性能探讨

采用纳米铝粒子掺杂的方法进行了硼硝酸钾激光点火阈值的调制研究,结果表明,随着纳米铝含量的增多,药剂发火阈值和作用时间呈现先降低后增加的趋势,当纳米铝粒子质量分数为1.0%时,发火阈值和作用时间达到最小值(0.25 W,12 ms)。分析表明,纳米铝粒子对药剂的光吸收特性无明显影响,药剂热导率随铝含量增多而呈近线性增加。

复合战斗部侵彻引信分布式探测过载响应

针对复合战斗部高速侵彻多层目标时,传统弹底引信过载信号出现振荡信号混叠,难以精确计层的问题,提出通过研究不同部位过载响应以提高计层精度。建立了复合战斗部分布式引信系统模型以及复合战斗部侵彻5层钢筋混凝土靶有限元模型,分析数值仿真获得的弹体过载信号,得到应力波在弹体中的传播规律:弹速越大,靶间距越小,弹长越长;层间飞行过程中应力波在弹体内部循环次数越少,侵彻过程更加明显;从频域角度分析了不同部位三轴过载信号的相关性,发现径向振荡对轴向过载有很大影响;对比900,1300,1700 m/s速度下不同部位过载信号,发现复合战斗部高速侵彻目标时弹体前段过载响应优于弹尾。获得了复合战斗部应力波传播规律,总结了不同部位过载响应特征异同,为基于分布式探测、数据融合的侵彻过程识别提供仿真数据支撑。

基于特征融合的轻量化巡飞弹目标跟踪算法

针对巡飞弹平台上的视觉目标跟踪算法,开始引入深度学习思想,但是受到硬件平台算力限制的影响,提出一种轻量化的基于深度学习的孪生网络框架,在较低计算量的情况下保证巡飞弹的跟踪性能。根据IOU质量评估分支和回归分支结构,提出了一种新的特征融合方式。通过1×1卷积调整特征层通道数,控制通道数比例,对不同特征层的通道按比例进行深浅层特征拼接,用于后续的特征融合模块。在特征拼接前,引入特征合并的方法来获得有不同感受野的融合特征,进一步提高特征分辨率。将提出的新特征融合方式和特征合并方式进行纵向与横向的特征融合,充分利用特征属性,提高算法性能。根据巡飞弹硬件平台的属性限制,框架采用轻量化的AlexNet网络作为骨干网络。在OTB100、GOT-10K、UAV123三个数据集上测试,框架整体以160 fps的帧率保证了较高准确度和成功率。在满足巡飞弹特殊工作环境的基础上,实现了较为先进的跟踪性能。整体框架相对简单且性能较高,有较好的跟踪实时性,可加入其他模块来进一步提升跟踪性能。

基于多源信息融合的引信可靠性评估方法研究

针对高价值弹药引信利用全弹飞行试验验证其可靠性弹药价格昂贵,全弹的靶试试验量很小,且引信的可靠性指标高于全弹的可靠性指标的问题,充分地利用模拟试验数据对小子样进行重要数据补充;采用继承因子、环境因子折算数据,将不同类型的数据折合为成败型试验数据,再用CMSR方法根据系统串并联关系将多源数据融合,并将所得的数据与靶试数据结合,减少靶试试验样本量;以混合Beta分布为先验分布,得到了评估引信可靠性的Bayes方法,该法解决了模拟试验数据与靶试数据融合的问题;以某引信为应用背景进行了可靠性评估,证明该方法比经典方法减少了一定的靶场试验量。

基于FMEA的ESAD测试系统设计

针对当前引信电子安全系统(ESAD)测试效率低、无法定位故障点和原因、不便于后续修复改善的问题,设计了一种基于典型引信故障失效模式与影响分析(FMEA)的ESAD测试系统。根据FMEA方法分析得出引信故障信息表,通过I/O接口与数模转换模块按照上位机中装定的时序输出解除保险所需激励信号并实时监测其状态。根据监测状态判断ESAD是否存在故障,与故障信息表中的故障模式进行比对,将测试结果和对应故障信息展示在上位机中。该测试系统已应用在引信产品中,效果良好。

Macro Meso Response and Stress Wave Propagation Characteristics of MCT High-Voltage Switch Under Shock load

In order to study the dynamic and electrical coupling response characteristics of Metal Oxide Semiconductor Controlled Thyristor(MCT)high-voltage switch under the synergic action of mechanical load and high voltage,the separated Hopkinson pressure bar(SHPB)test system was used to simulate different impact load environments,and combined with the multi-layer high-voltage ceramic capacitor charging and discharging system,the instantaneous electrical signals of MCT high-voltage switch were collected.Combined with numerical simulation and theoretical analysis,the failure mode and stress wave propagation characteristics of MCT high voltage switch were determined.The mechanical and electrical coupling response characteristics and failure mechanism of MCT high voltage switch under dynamic load were revealed from macroscopic and microscopic levels.The results show that the damage modes of MCT high-voltage switches can be divided into non-functional damage,recoverable functional damage,non-recoverable damage and structural damage.Due to the gap between the metal gate and the oxide layer,the insulating oxide layer was charged.After placing for a period of time,the elastic deformation of the metal gate partially recovered and the accumulated charge disappeared,which induced the recoverable functional damage failure of the device.In addition,obvious cracks appeared on both sides of the monocrystalline silicon inside the MCT high-voltage switch,leading to unrecoverable damage of the device.

基于示波器的相位调制信号频率测量方法

在低成本的前提下,针对示波器测量中低频相位调制信号的频率,提出3种频率测量方法。时域频率测量法在时域上通过测量周期得到信号频率;频域频率测量法在频域进行FFT得到信号频率;平均采样频率测量法在时域对信号作时域平均再测量周期得到信号频率。通过原理分析和试验对比,解决了基于示波器测量相位调制频率误差大的问题。结果表明,平均采样频率测量法为相位调制信号示波器频率测量的最优方法。

引信在长期贮存下老化行为的仿真模拟与分析

目的厘清某型引信在贮存14 a后的失效模式,研究温度周期性交变对引信及其薄弱零件的影响。方法利用ANSYS workbench软件,建立基于时间硬化的蠕变仿真方法。以某型引信为研究对象,开展周期性温度交变的蠕变仿真,根据仿真计算结果和实物的对比分析,找出薄弱零件,分析其老化失效模式。结果在每个周期内环境温度循环条件下,仿真时长设定为14 a,结果显示,引信整体蠕变应变率超过1%,平均压紧应力下降21%,松弛稳定性变弱,密封性在一定程度上变差。其中,引信电机外壳、电机扇叶、底部线路对接板为薄弱零件,容易发生失效行为。结论引信贮存在典型西南湿热环境14 a后,周期性温度交变应力将导致引信出现缺陷,缺陷集中在电机外壳、电机扇叶、底部线路对接板处,应重点对这些部位进行防护。

湿热应力对引信老化行为的影响分析

目的弄清某型引信在高温高湿环境下的失效模式,研究高温高湿环境对引信薄弱部件的影响。方法利用ANSYS workbench软件,类比热扩散仿真,建立湿扩散仿真方法。以某型引信为研究对象,开展湿仿真、热仿真、湿-热-机械耦合仿真,根据仿真计算结果,找出薄弱部件,分析其老化失效模式。结果在环境温度为85℃和相对湿度为85%条件下,仿真时长设定为1 h,结果显示,引信内部温度传递基本达到饱和,湿度分布梯度明显,产生的应力集中和变形量最大在涡轮电机外壳,达0.19 mm,并产生了约17 MPa的应力集中,与真实样品出现的失效部位与失效模式高度一致。结论高温高湿环境下,湿-热耦合应力将导致引信出现缺陷,缺陷集中在电机外壳处。

极低过载引信无返回力矩擒纵后坐保险机构

针对极低发射过载下引信安全系统的环境利用和保险问题,采用一种无返回力矩钟表机构和质量重块相结合的后坐保险机构,通过结构参数优化和设计,对保险机构在勤务处理环境和发射环境下的运动特性进行了仿真分析。通过Adams动力学仿真表明,该机构在极低过载发射环境中效果良好,其勤务处理安全性和发射可靠性均能满足使用要求,解决了极低过载发射弹药使用后坐保险机构的适应性问题。

基于ADAMS的枪榴弹发射环境研究

在研究预刻槽弹带弹丸发射环境时,以某35 mm枪榴弹为基础,利用Solidworks软件构建了枪榴弹身管、弹体及引信离心保险机构模型,装配后导入ADAMS软件,建立了枪榴弹发射动力学模型。在ADAMS软件中建立发射环境后,模拟弹丸在膛内运动过程,得到了弹丸膛内运动的部分参数,并仿真得到离心保险机构解除保险时间。分析仿真结果得到离心保险机构在发射后效期结束后解除保险,符合引信设计要求,该研究为引信机构仿真提供了参考。

内置式引信气动发电机气压标定密封测试技术

针对现有气压标定装置无法满足内置式引信气动发电机的气压标定测试需求,提出一种内置式引信气动发电机气压标定测试装置。通过气压标定装置的气压室体及其腔内堵头、顶杆、压簧等结构部件解决了内置式引信气动发电机气压标定测试的密封性问题,可进行正压/负压两种气压标定。测试结果表明,该装置气压标定的线性度好,实际气压测试的准确度能达到95%以上,同时具有操作简便、测试范围大、可靠性好等特点,能够满足内置式引信气动发电机的气压标定测试需要。