机械起爆引信改装方法及传爆能力分析

为解决机械起爆引信失效率高的问题,探索出一种保留传爆序列的起爆引信改装方法和解除保险方法。运用Autodyn软件仿真分析工业8号雷管在空气中爆炸的冲击波超压,发现在距离雷管端面2 mm内的空气冲击波超压大幅下降,要引爆不保留传爆序列(只含传爆药)的起爆引信,雷管端面与传爆药的理论最大允许间隙约为0.33 mm。分别对保留传爆序列和不保留传爆序列2种起爆引信进行钢凹试验,设置无间隙和有间隙2种起爆情形,试验结果表明:无间隙起爆时,2种起爆引信的传爆能力相当,钢凹深度分别为1.80 mm和2.08 mm。间隙2 mm起爆时,不保留传爆序列的起爆引信未完全作用,钢板表面无形变;带传爆序列的起爆引信完全作用,钢凹深度2.04 mm。试验结果既印证了仿真分析的准确性,也说明了带传爆序列的起爆引信对雷管端面间隙不敏感,具有很高的传爆可靠性,配合解除保险方法,将显著提高机械起爆引信的作用安全性和有效性。

电子时间引信电路部件全流程测试系统设计

为验证引信产品的主要功能和性能,提高产品生产中的检测效率,设计了一种引信电路部件全流程测试系统,完成对引信电路部件时间装定功能、测速修正、触发、延期和自毁功能的全流程测试。采用继电器控制模块准确模拟引信开关信号和上电信号,采用外接信号发生器模拟引信测速所需的地磁信号,增强引信测试的可信度并减少设计的复杂性。采用一键式操作技术,依次对引信时间装定、触发、延期、自毁等不同的工作模式进行模拟测试,一套测试系统就可以对2种外观状态的引信进行测试,测试输出结果由示波器直接读取,测试时间短,误差小,大大提高了产品测试效率,降低了成本。实验结果表明:测试系统可完成对引信功能的全流程测试,检测结果满足测试系统所要求的误差范围,符合功能设计的要求,达到了引信电路部件测试的预期效果,可为其他引信测试设备提供设计经验。

基于磁异探测的侵彻引信计层方法

针对侵彻弹药打击多层建筑物时传统加速度传感器探测方法存在信号振荡混叠、粘连严重、难以精确计层的问题,提出基于磁异探测的侵彻过程精确计层方法。楼层建筑结构中的钢筋会对周围地磁场分布产生扰动,引信随战斗部侵彻目标时,利用磁传感器探测楼层周围地磁场畸变产生的磁异信号,从而完成侵彻过程的状态识别。建立多层钢筋混凝土靶板磁场仿真模型与弹丸侵彻多层目标磁场仿真模型,得到楼层周围空间磁场分布特征与侵彻过程引信部位磁场强度变化规律,分析了斜侵、钢筋疏密、弹体材料等对侵彻过程磁信号变化的影响。发现侵彻过程中磁信号幅度与楼层位置存在明确的对应关系,信号特征明显,且弹体材料磁导率越低、靶板钢筋含量越高,越利于磁探测的信号处理。设计了磁异探测实验室实验,测试结果表明,穿靶过程磁异信号清晰易辩,原理可行。

直流电机驱动的运动可逆式引信隔爆机构

针对引信全寿命安全需要和现有可恢复隔离的隔爆机构相关技术存在的不足,提出直流电机驱动的运动可逆式引信隔爆机构。直流电机通过减速器与丝杆进行连接,传爆管通过丝杆上套筒完成直线运动,电机正转,传爆管完全伸出,隔爆机构处于待发状态;电机反转,传爆管缩回,隔爆机构处于安全状态。同时利用霍尔编码器实时反馈传爆管位置,确保机构的运行稳定。该机构可以实现引信在安全状态和待发状态之间相互切换,可实现引信延迟解除隔离,具有成本低、结构简单、空间利用率高等优点。

降雨和大气分子环境对引信回波响应的影响

针对大气环境特性数据在引信工程设计中运用不足的问题,基于Monte-Carlo辐射传输模型和数字信号处理模型,提出了一种将大气环境特性数据应用于引信回波响应特性的仿真建模方法,利用ITU建立雨衰模型,验证了本文中的雨衰模型,研究了雨滴、水蒸气和氧气分子综合作用下对非大气窗口毫米波的衰减特性,并将毫米波的衰减特性数据应用于引信回波响应特性的仿真建模中,建立了引信回波响应模型,给出了引信回波响应特性中的一维距离像和距离-多普勒像,分析了暴雨和特大暴雨中引信目标回波功率和信噪比的变化规律。研究发现,中心频率60、118、184 GHz引信目标回波功率在暴雨中分别降低了2.5、1.8、2.9 dB,信噪比分别降低了1.2、0.9、1.3 dB。结果表明:即使是特大暴雨,空气中雨滴的散射与吸收作用对短距离引信目标回波并不能产生质的改变,但会降低目标回波的信噪比,使引信探测系统目标检测概率下降。从无雨到暴雨再到特大暴雨,中心频率60 GHz引信回波信噪比分别为15.7、14.4、12.9 dB,基于Neyman-Pearson准则,当引信探测系统虚警概率为10-7时,引信探测器的目标检测概率分别为0.999 7、0.986 9和0.852 1,结果显示,极端条件下的降雨颗粒和大气分子的衰减特性对引信的目标检测概率影响显著。文中降雨和大气分子对引信探测影响的建模方法可为引信工程设计中的环境适应性评估提供理论与方法支撑。

基于磁异探测的侵彻复杂工况磁响应仿真分析

针对目前基于地磁场磁异探测在复杂侵彻工况下的引信磁异响应研究不足的情况,利用COMSOL有限元分析软件建立了弹体复杂工况下的侵彻模型,探究了弹体在平射或垂直正侵6层钢筋混凝土靶板、不同方向与不同距离的铁磁干扰作用、侵彻带有横梁结构钢筋混凝土靶板、偏转不同角度斜侵命中竖直墙体4种不同复杂工况条件下的侵彻过程引信磁异响应特征。经过仿真分析发现,不论是平射或是垂直正侵都可以得到清晰的穿靶特征信号,相对地磁方向偏转不同角度平射只会影响穿靶时磁信号的变化量而不影响穿靶特征的识别;放置于不同方向的铁磁干扰会对该轴与Z轴的磁异信号产生影响,放置距离超过3 m时影响微弱;弹体侵彻带横梁结构靶板,在横梁放置方向与Z轴方向上穿靶信号的变化量与脉宽均有所增加,不影响穿靶特征识别;弹体绕某轴发生偏转后带有攻角侵彻带竖直墙体钢筋混凝土靶板,攻角越小,侵彻竖直墙体及相邻2层靶板时产生的磁异信号变化越剧烈,攻角为10°时,失去穿靶特征。

Cognitive interference decision method for air defense missile fuze based on reinforcement learning

To solve the problem of the low interference success rate of air defense missile radio fuzes due to the unified interference form of the traditional fuze interference system,an interference decision method based Q-learning algorithm is proposed.First,dividing the distance between the missile and the target into multiple states to increase the quantity of state spaces.Second,a multidimensional motion space is utilized,and the search range of which changes with the distance of the projectile,to select parameters and minimize the amount of ineffective interference parameters.The interference effect is determined by detecting whether the fuze signal disappears.Finally,a weighted reward function is used to determine the reward value based on the range state,output power,and parameter quantity information of the interference form.The effectiveness of the proposed method in selecting the range of motion space parameters and designing the discrimination degree of the reward function has been verified through offline experiments involving full-range missile rendezvous.The optimal interference form for each distance state has been obtained.Compared with the single-interference decision method,the proposed decision method can effectively improve the success rate of interference.

弹体侵彻过程主动磁探测识别方法

针对现有主动磁探测侵彻过程识别方法存在双磁块体积大、安装一致性差,相对位置扰动对侵彻过程识别影响大的问题,提出利用单个磁块激发磁场的主动磁探测侵彻过程识别方法。通过安装于引信内部的单个磁块产生磁场,靶板内铁磁性的钢筋会使引信内部磁场产生变化,而磁场变化情况与侵彻过程中弹靶相对位置具有对应关系,可以此实现对弹体侵彻过程的识别以控制起爆。利用COMSOL软件建立弹体侵彻钢筋混凝土靶板的有限元仿真模型,通过对侵彻单层靶的弹靶耦合作用下的引信内部磁场变化情况进行仿真,确定磁块和磁传感器相对位置的放置方案。针对多层靶和厚靶的不同侵彻工况进行仿真分析,得到弹体侵彻多层靶和厚靶时磁场变化情况与侵彻过程的对应关系,分析了斜侵角度对主动磁探测的影响,侵彻角度越大,磁场强度变化滞后越明显。研究结果表明,利用单个磁块的主动磁探测方法可用于不同工况的侵彻过程识别并以此来控制起爆。

子母弹线圈间耦合对无线传输效率的影响

在子母弹无线能量传输系统中,各个线圈间交叉耦合,使系统传输效率受到影响;通过建立并联谐振无线能量传输系统模型,在子弹线圈组间耦合很小的情况下,分析各个线圈间耦合对系统传输效率的影响,得到在最大传输效率时子弹线圈的频率条件;最后通过实验对推导公式呈现出的子弹线圈频率偏移方向,以及线圈间耦合对系统传输效率的影响进行了验证;结果表明,在对多个子弹线圈进行无线能量传输时,达到最大传输效率时子弹线圈的频率高于初始谐振频率;当子弹线圈与母弹线圈间距较大时,应采用多个母弹线圈对其传输能量;并且减小子弹和母弹线圈间距,可以提高系统最大传输效率。

全电子安全系统侵彻过载特性与通带算法研究

以灌封后的全电子安全系统(ESAD)为研究对象,运用显式动力学仿真软件得到了弹丸侵彻4层混凝土靶板的全电子安全系统动态过载响应特性,同时利用依据弹丸位置变化推断出的穿靶时间窗与穿靶速度变化,提出了一种基于数值积分的过载信号滤波通带算法。考虑到数字滤波器难以满足系统的实时性要求,设计了低通模拟滤波器,通过半仿真实验,结果表明,算法得到的截止频率对过载信号进行的滤波效果好,层信号明显。

级联随机共振线谱检测粒子群优化算法

针对水声探测领域中对低信噪比水下目标进行线谱检测这一难点,提出一种基于粒子群算法的级联型随机共振系统检测方法。利用粒子群算法自适应地调整系统参数,解决了随机共振系统检测未知频率的低信噪比水下目标时参数选取困难的问题,并通过系统级联有效提高了目标信噪比。经仿真验证,该方法能够自适应地调整随机共振系统至最优状态,可以有效对-20 dB的目标信号进行线谱检测。该方法可以使随机共振系统的效果充分发挥,保证水下目标探测工作的可行性和可靠性。

基于模块化设计的全电子安全控制系统

针对空空导弹电子安全系统各部件功能独立性较弱,维护升级难度较高,程序设计复杂度较高等问题,提出基于模块化设计的全电子安全控制系统。该系统分别从硬件和软件方面对全电子安全系统的模块化设计方法进行分析研究,通过PID算法对电容电压进行闭环控制。最后通过采用Modelsim软件和低能爆炸箔试验分别对电子安全系统进行仿真验证和可行性分析测试。结果表明,该全电子安全控制系统性能可靠,各部件功能独立性增强,程序设计复杂度降低,软硬件可维护性都得到提高,能够满足空空导弹的作战需求。

弹道修正引信隔转平台设计与实验分析

为实现弹道修正引信修正舵机与弹体的旋转隔离功能,考虑炮弹发射时瞬时高冲击所需的结构强度要求,按照功能性、可靠性、轻量化原则,通过轴承选型匹配与空间布局分析,结合缓冲结构,提出了隔转平台设计方案,利用冲击实验、滚转力矩检测实验及轴承检测分析,检验了隔转平台结构强度和转动灵活性,获得了该方案隔转平台所适应的过载条件,确定了隔转平台下一步的优化方向。

引信电子安全起爆系统抗电磁干扰加固方法

针对直列式引信系统联机调试中出现的电磁干扰问题,提出了引信电子安全起爆系统抗电磁干扰加固方法。该方法采取对电源模块和可控硅进行滤波,屏蔽时钟电路、变压器和继电器,提高敏感器件的抗干扰性能,切断干扰传播路径等综合加固措施。通过高低温、力学性能以及电磁兼容等各种环境实验,结果表明:系统工作性能稳定,状态良好,测试波形准确,抗电磁干扰加固方法有效,能抑制来自系统内外的干扰,提高了引信的安全与可靠性。

求解定向战斗部最佳起爆延迟时间和起爆方位的一种方法

起爆控制技术是装备定向战斗部的空空导弹的主要技术之一。综合利用制导和引信信息确定引信最佳起爆延迟时间和起爆方位是导弹技术发展的方向。该文在弹体坐标系下建立了任意空间交会条件下定向战斗部最佳起爆延迟时间和起爆方位的数学模型 ,通过仿真计算对弹目交会特性进行分析。研究表明 ,起爆方位角的变化与弹目相对速度无关 ;在最佳起爆延迟时间段 ,目标的方位可能发生象限变化。

重力场作用下的引信球转子动力学特性数值模拟

针对低速旋转弹引信球转子机构解除保险运动过程中的动力学问题,应用刚体动力学理论、欧拉动力学以及外弹道学理论,研究在重力场作用下的引信球转子动力学特性。通过分析引信球转子的力学环境,建立在重力场作用下的引信球转子动力学模型,并采用Matlab软件编制数值模拟程序;以典型引信球转子为例,通过吉尔算法进行数值模拟,得到有无重力作用下的球转子解除保险距离、动态平衡角和章动角随时间的变化规律。结果表明:在重力场作用下的低速旋转弹引信球转子的解除保险距离至少缩短14.00%,动态平衡角散布至少减小18.60%。低速旋转弹引信球转子机构的重力效应可以提高引信发火的可靠性,同时可以使球转子发生反转,但对解除保险可靠性的影响较小。

转换测量卡尔曼滤波算法在导弹起爆控制技术中的应用研究

利用导引头测量信息构建最佳起爆控制算法以实现最佳起爆是导弹战斗部起爆控制技术的一个重要方向。最佳起爆算法包括剩余飞行时间、脱靶量及脱靶方位的估计。为提高估计精度和满足实际应用要求,对导引头测量信息进行滤波至关重要。该文研究了转换测量卡尔曼滤波算法在起爆控制参数估计中的应用,该算法将球坐标系中导弹导引头的测量信息转换到直角坐标系下进行滤波,同时消除了由于坐标转换而引起的偏差。仿真结果表明,该算法的应用有效地提高了起爆控制参数的估计精度。

一种新型空空导弹红外成像引信

传统的空空导弹引信采用的环视探测方式 ,将引信的信息处理时间限制在极短的范围内 (一般小于 2ms) ,且使引信在某一时刻只能获取变形很大的目标局部图象。这种探测方式对引信探测性能的影响并不大 ,但却严重限制了引信对目标的识别概率。提出了一种新型空空导弹红外成象引信 ,它采用前视红外图象和制导引信一体化技术 ,能够有效地解决上述问题。还分析了该引信的探测距离特性并给出了一些仿真结果 。

引信安全系统的直线超声电机设计与试验研究

针对目前引信安全系统智能化、灵巧化的需求,基于超声电机无电磁干扰、响应快、断电自锁、结构简单、设计灵活等特点,提出利用直线型超声电机作为引信安全系统的驱动装置。根据引信安全系统的要求得到电机初始结构尺寸,利用有限元法分析了各结构参数对电机两相工作模态频率一致性的灵敏度,优化了初始结构尺寸,并制作了原理样机。对电机定子进行了扫频测试和振动模态测试,测试结果表明电机可产生所需两相振型且两相频率接近。在U pp=80 V,f=86 540 Hz的两相相位差为90°的正弦信号激励下,电机速度为88.2 mm/s,往返运动灵活;电机的最大输出力为2.3 N.采用直线型超声电机的引信安全系统,为传统引信设计引入了新的思想,具有一定的工程意义和价值。

超高速弹丸气动热的数值模拟

为准确预测超高声速弹丸表面气动热及弹体内部温度和装药温度分布,在贴加一层防热材料的情况下,开展高超声速流场和结构温度场的耦合换热数值模拟,通过流固耦合交界面实现不同相间的热传递。计算得到了各个时刻弹丸表面温度以及弹丸内部和装药的温度变化。研究表明,采用流固耦合方法模拟气动热问题,可以得到较为合理及实用的弹丸温度数据。