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。

基于电涡流效应的引信过载脉冲幅值调节方法

目的解决引信及其关键部件抗过载性能测试实验室模拟加载与实际发射差异较大的技术难题。方法在引信被测试件底部粘贴铝贴片,并在冲击锤上缠绕励磁线圈,使其通入交变电流以产生瞬变磁场,在冲击锤靠近引信试件的过程中,铝贴片内的磁通发生变化,感应产生电涡流。涡流磁场与激励磁场相互作用,产生阻碍二者之间相对运动的电磁力,以此来实现对过载脉冲波形的调节和整定。结果建立了激励线圈积分圆环的数学模型,推导了电涡流阻力的表达式。利用COMSOL Multiphysics软件建立了电涡流缓冲器的动力学模型,对其进行了仿真验证。在输入电流为10000 A时,冲击过载幅值小于10000g,无法满足引信抗过载模拟试验要求;当输入电流为15000 A时,冲击过载幅值为15232.9g;当输入电流为20000 A时,冲击过载达到27222.8g,冲击过载过高,容易造成试件强度失效。因此,选取输入电流为10000~15000 A较为合理。结论该方法能够实现对高g值过载脉冲幅值的可控调节。

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。

高过载下环氧树脂保护作用分析

为了研究环氧树脂在高过载环境下对弹体内关键零部件的保护作用,使用Ls-dyna有限元软件对同等外径下三种高度的灌封体在三种不同速度下的九种工况进行冲击过载仿真,用以确定应力波在高度范围内的传递衰减特性,选择所受应力最小的高度范围作为放置线路板的最佳高度。在最佳高度范围内加入线路板对整体灌封组进行冲击过载仿真实验,分析线路板周围应力分布及灌封胶对线路板的保护作用;之后通过冲击试验台对灌封组件进行了冲击过载试验,检测结果表明线路板遭受高过载后功能性完好。

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.

基于数字射频存储平台的调频毫米波引信自动测试系统

针对调频毫米波引信测试启动性能过程中利用传统推板、拉距和滑弹试验存在交会速度低、测试效率不高且偏差较大的问题,提出基于数字射频存储平台构建调频毫米波引信自动测试系统替代传统测试手段完成引信电性能测试。该系统运用数字射频存储技术、自动控制技术和专用控制软件,实现调频毫米波引信电性能的自动化测试。实验结果表明,该系统能够在模拟引信真实交会速度下测试引信电性能,提高调频毫米波引信测试效率,减少试验过程中外部环境影响,提升调频毫米波引信的可靠性和工艺稳定性。

消除温度因素的微小型锂原电池结构优化设计方法

针对军用微小型锂原电池激光焊接密封方式造成锂原电池电性能下降的问题,提出消除温度因素的锂原电池结构优化设计方法。该优化方法通过常温下机械密封收口加涂胶的方式替代高温焊接,消除温度因素对于电解液的影响,利用“迷宫”式密封通道来保证电池密封性,实现了微小型锂原电池结构优化。测试结果表明,消除温度因素的微小型锂原电池在高过载、高旋转、宽温域条件下的电性能输出稳定,满足苛刻环境下使用要求。

大型舰船补给环境下引信意外跌落冲击响应特性

为了研究舰船在吊装补给转运中全包装引信弹药意外跌落的响应特性问题,通过ANSYS/LS-DYNA软件建立引信弹药包装箱动力学仿真模型,开展了典型跌落环境下引信冲击响应特性分析,获取了引信及安全与解除隔离装置在不同跌落环境下的响应特征规律。搭建了引信包装箱跌落测试环境,测定了典型跌落工况下引信过载数据,验证了引信包装箱动力学仿真模型的准确性。试验验证结果表明引信及包装箱在3 m、12 m水平跌落工况下,仿真与试验过载误差为14.4%、12.0%,脉宽误差分别为2.0%、9.4%。通过进一步仿真计算发现,大高度、垂直,跌落地面为921A舰船甲板的工况下引信安全与解除隔离装置过载峰值最大。不同跌落地面材料下的引信的跌落过载响应大小顺序为:舰船甲板材料921A钢>45号钢板>混凝土。引信的过载响应值随其跌落高度增加迅速增加。引信的安全与解除隔离装置过载响应值随其跌落角度增加先减后增。

引信电源双环境力等效模拟测试方法

针对引信电源分步式测试导致电源测试与实际使用环境不等效的问题,建立过载与转速同步实现平台,提出基于双环境力的引信电源工作环境等效模拟测试方法。首先利用压缩空气和旋转台产生电源测试模拟弹丸飞行的动力和转速,进而通过模拟弹丸发射和阻尼发生器进行过载和离心力的复合加载,最后通过机械结构实现模拟弹丸的无损回收。试验结果表明,与传统分步式测试方法相比,双环境力测试方法利用过载和转速的同步实现,提高了测试精度,达到了与工作环境的基本等效。