某微型导弹气动特性工程估算与数值仿真研究

微型化是空空导弹发展的一个重要方向,美国在导弹微型化方面已经取得一些进展。气动特性研究对微型导弹的控制系统和弹道设计具有重要意义,利用工程和数值方法对某微型导弹气动力系数进行仿真,以风洞实验数据为基准对仿真结果的相对误差进行分析。结果表明,两种仿真方法都能够得到与风洞实验相符的结果,其中数值仿真精度相对误差最大为12.42%,相较于工程方法(相对误差不大于27.31%)精度更高,但是在微型导弹初始方案设计阶段,工程方法计算效率更高。

导弹发射筒疏水系统改进设计

针对导弹发射筒疏水系统在实际使用时不能将筒底水排尽,需要人工清理的问题,在保持系统功能和布局基本不变的前提下,采用在筒底疏水口处加装疏水软管和吸入滤器的改进方案,设计了疏水软管和疏水法兰的连接方式,进行了吸入滤器结构设计及其与疏水软管连接设计。实际使用表明,改进后的系统能将筒底水基本排尽,提高了疏水效率。

智能感知在防空反导OODA环中的应用

在未来智能化战争中,瞬息万变的战场态势对防空反导武器系统的探测感知和指挥决策提出了新的挑战。本文聚焦智能感知技术赋能未来防空反导作战装备,剖析了智能感知概念及内涵,围绕防空反导“观察、定位、决策、行动”(OODA)环以及典型作战流程,梳理感知对抗形态,主要包括预警与反预警、探测与反探测、跟踪与反跟踪、干扰与反干扰;揭示了智能感知对抗的核心科学问题是特征的隐匿与识别,给出了感知对抗技术在OODA环中的主要应用场景;最后,提出了提高防空反导装备智能感知对抗水平所需的关键技术发展建议。

一种三星探测数据融合的弹道估计算法

针对天基红外系统(Space Based Infrared System,SBIRS)三星探测弹道估计问题,提出GEO卫星与HEO卫星探测数据融合的估计算法。根据星座构成和探测体制,利用STK分析SBIRS对某一区域的覆盖能力,约43%的时间可以实现三星以上完全覆盖;建立三星探测数据融合算法模型,对导弹目标的运动状态进行实时估计,导弹运动建模采用当前统计模型,数据融合采用集中式结构,滤波算法采用无迹卡尔曼滤波。试验表明,与双星探测弹道估计误差相比,三星探测弹道估计误差显著减小。

弹载红外探测器对拦截弹的探测能力分析

在弹载平台上加装红外探测器,从而对拦截弹进行探测和预警,是提高弹载平台突防和生存能力的创新性手段。本文针对弹载红外探测器对拦截弹的探测能力,分析了拦截弹的红外辐射特性,并推测了用于探测拦截弹的红外探测器参数。同时,根据探测概率和输入信噪比的关系以及基于辐射差的信噪比模型推导了探测概率模型。在此基础上,分析了对末段、中段防御拦截弹的探测需求,从探测概率、作用距离两个方面对弹载红外探测器的探测能力进行了分析。分析结果表明:弹载红外探测器对末段拦截弹具有较强的探测能力,对于中段拦截弹只有在日照区能够保证探测需求,而在日影区只在一定探测视角下具备探测能力。

某型导弹雷达车阵面调整系统战场损伤分析技术与应用

综合运用现有的战场损伤分析方法,分析了导弹雷达车阵面调整系统基本功能项目,预测了战场上可能出现的损伤情况,梳理了不同层次损伤影响的逻辑关系,建立了有效定位损伤部位的流程,为获取导弹雷达车战场抢修数据,进一步开展战场抢修研究提供了理论方法参考。

基于MATLAB的导弹毁伤效能数值计算效率优化方法

为解决蒙特卡洛仿真法评估导弹毁伤效能计算时间长、效率低的问题,研究了一种基于MATLAB的导弹毁伤效能仿真计算效率优化方法。在建立一体化目标易损性模型和战斗部威力场模型的基础上,应用包围球相交检测法实现破片射击线与目标部件相交的快速检测,并建立了交点求解优化算法;基于MATLAB编制了导弹毁伤效能快速数值计算程序。实例结果表明:与常规线面相交求解算法相比,优化方法的计算效率提高了约16倍。

垂发冷弹射导弹四推冲器转弯动力学研究

针对四推冲器转弯控制技术与其他垂发冷弹射导弹转弯控制技术存在较大差异的问题,建立了导弹的转弯段线运动方程、姿态运动方程和待转信息方程;设计了转弯时序,通过引入预估模型及相应判据设计了转弯控制策略;并基于上述策略开展了参数匹配研究;通过简易装置实现了弹体轴线的大范围调节。通过仿真算例验证了所提出参数匹配关系以及转弯控制策略的有效性。

T型橡胶减振器非线性特性分析与预压缩量设计

为研究T型橡胶减振器的结构型式和材料性能对其非线性动力学特性的影响,并提高其对飞行环境的适应能力,改善其在恶劣环境下的使用性能,提出了一种含分段线性刚度及阻尼和立方刚度的双层级非线性动力学模型。首先,对T型橡胶减振器进行了简化建模,并采用等价线性化方法,推导得到了分段线性系统的等效刚度和等效阻尼。其次,利用谐波平衡法分别数值模拟了等幅值外力载荷正弦扫频激励下分段线性刚度系统和立方刚度系统的非线性频响函数,验证了构建模型的有效性。最后,进行了T型橡胶减振系统在基础位移正弦扫频条件下的传递特性试验,并与数值计算结果进行了比对。研究结果表明,针对T型橡胶减振器,较低激励载荷即可导致结构型式的渐进软化,较高激励载荷才能引发材料性能的动态软化;该模型能够较好的模拟T型橡胶减振器具有的渐软刚度和渐小阻尼的非线性特性。此外,从航天工程应用的角度出发提出了针对大过载、强振动环境进行预压缩量设计的方法。

超燃冲压发动机燃料混合增强技术研究进展

随着超燃冲压发动机技术的发展,发动机燃烧室内燃料的高效混合与燃烧技术成为了研究热点。由于在高马赫数飞行条件下,燃料在燃烧室内驻留时间极短,而混合过程对燃料和来流的热释放具有重要影响,因此需要一种具有高混合效率的燃料喷注方案,国内外学者对此提出了多种混合增强技术。本文对壁面横向射流、凹腔、激波/剪切层干扰以及波形壁混合增强方法的研究进展进行了综述,梳理总结了各类方法的混合增强机理与主要特点,并提出对混合增强技术未来研究方向的展望。

非圆截面弹体斜侵彻薄靶的动态载荷特性研究

为研究非圆截面弹体斜侵彻薄靶的动态载荷特征,利用有限元软件LS-DYNA开展了圆、椭圆和非对称椭圆截面弹体在800 m/s速度下侵彻钢板的数值模拟研究,分析了着角、攻角和弹靶结构参数对弹体所受动态载荷的影响规律。结果表明:正侵彻时,3种截面弹体受到的轴向冲击载荷基本相似,但非对称椭圆弹体还会在头部和尾部过靶时分别受到横向冲击载荷作用;仅存在着角时,3种弹体的侵彻过程均可分为弹头触靶、弹头穿靶和弹身过靶3个阶段,其中弹身过靶阶段会受到持续载荷作用,弹头和弹尾过靶时也会出现两次横向载荷峰值;正着角条件下,攻角越大轴向载荷越大。攻角为正时,横向载荷首先减小然后反向增大,且缩短了侵彻持续时间;负攻角则加强了着角对载荷的影响,并增加了侵彻时间;截面不对称度大于1时,正着角的影响得到强化。此外,弹体载荷随靶厚的增大而增大,而弹体不对称度和长径比对其动态载荷的影响相对较小。

弹箭角运动的非线性吸引域估计

为探索平方和规划方法在弹箭非线性吸引域估计中的应用,对计及高阶静力矩的无控尾翼弹平面角运动进行多项式化处理,并开展了非线性吸引域估计,通过构造李雅普诺夫函数并利用V-s迭代算法,得到了精度较高的吸引域估计;考虑法向力系数、俯仰力矩系数、赤道阻尼力矩系数以及马格努斯力矩系数的非线性,利用平方和优化得到脉冲末端修正迫弹空间角运动的非线性吸引域估计,由此获得脉冲参数(脉冲冲量和轴向作用位置)的有效组合范围,据此形成脉冲控制弹箭的参数设计方法。研究结果表明,利用平方和规划方法估计弹箭角运动的非线性吸引域,具有较高准确性,将估计结果用于弹箭参数设计是可行和有效的。

空天目标电磁散射特性建模与特征认知研究

空天目标的准确探测是识别面临的首要问题,目标电磁散射特性是雷达传感器目标识别的重要依据。概述了国外空天目标电磁散射特性研究发展现状,针对高动态复杂结构空天目标电磁散射精确建模、高效仿真和识别应用的普适性等难点问题,提出了空天目标电磁散射特性建模与特征认知技术研究途径。并结合仿真算例阐述了目标群动态场景构建、目标特性高效生成,以及微动、分离和目标群等典型动态场景特征认知的实现方法;针对未来空天目标发展引起的散射机理变化,提出了未来空天目标特性深化研究的发展设想。

红外探测下的拦截弹制导律辨识与弹道预报方法

飞行器采用红外探测手段对拦截弹进行探测能够增强平台的生存能力及突防的隐蔽性。但红外探测仅有测角信息,对拦截弹定位属于不完备观测,这为制导律系数辨识、运动状态估计带来了较大困难。同时,传统的制导律辨识方法基于多模型滤波算法,辨识准确性受限于模型集中模型的数量。针对上述问题,根据矩阵理论对制导律系数辨识的可观性进行了证明分析,建立了拦截弹制导段运动模型和弹载平台红外探测模型。在此基础上,将制导律系数增广为滤波状态分量,并对过程噪声方差进行设计,采用无迹卡尔曼滤波对制导律系数与运动状态进行估计。同时,构建了拦截弹弹道预报方程,将滤波稳定收敛时刻状态作为弹道预报初值,基于无迹变换进行了弹道预报与误差传播分析。仿真结果表明,提出的算法能够对制导律系数与运动状态进行准确估计,与传统方法相比具有更好的通用性,弹道预报结果能够为飞行器规避拦截、机动突防提供理论支撑。

弹道导弹及其诱饵的运动特性研究

为了研究弹道导弹及其诱饵的运动规律,分3步设计了弹道导弹主动段飞行程序。根据弹道导弹在不同运动阶段的受力情况,充分考虑大气阻力、摄动力等因素,在地心惯性坐标系下构建了包含弹道导弹主动段、自由飞行段、再入段的全弹道运动模型,并对弹道导弹的诱饵释放过程进行建模,建立了弹道导弹弹头及诱饵的运动方程组。利用该模型对携带4枚诱饵、两级火箭助推的弹道导弹进行了仿真,并分析了飞行过程中弹道导弹弹头和诱饵飞行高度、速度、倾角、加速度等随时间的变化规律。仿真结果表明,该模型能够全面准确地反映弹道导弹在几个不同运动阶段的运动特征。

基于改进Jerk模型的跳跃滑翔目标跟踪

针对雷达对跳跃滑翔目标跟踪问题,提出了一种基于改进Jerk模型的无迹卡尔曼滤波(UKF)跟踪算法。该方法针对常规Jerk算法需要人为预先设定加加速度方差和“急动”频率而引入的估计误差,通过当前位置估计值和当前位置一步预测值进行加加速度方差自适应计算,并将“急动”频率与加加速度方差相关联,在目标运动状态估计的同时实现了模型参数自适应调整。同时,将改进Jerk模型与UKF算法相结合,给出了整体算法流程,并进行了仿真实验。仿真结果表明,与常规Jerk模型算法相比,本文提出的方法实现了模型参数的自适应调整,在跟踪过程中更能适应目标的机动特性。

一种非均匀面目标毁伤效果计算方法

针对非均匀面目标毁伤效果Monte-Carlo计算方法在子目标位置发生变化后需要重新进行计算,计算时间长的问题,提出基于目标毁伤效果函数的非均匀面目标毁伤效果分析方法.函数从毁伤概率角度反映弹药对目标毁伤效果在空间中的分布,不受子目标位置变化影响.融合信息学与积分变换将目标毁伤函数积分计算转化为矩阵卷积计算,并借助二维快速傅里叶变换将计算复杂度由O(N2)降低至O(Nlb N),计算时间由分钟级缩短至秒级.针对特定作战场景、不同打击方案下大质量整爆弹对典型机场停机坪目标的毁伤效果进行了实例验证,验证了计算方法的可行性.

舰尾流下自动着舰进场动力补偿的仿真与分析

着舰过程中舰尾流影响舰载机高度和速度,造成着舰偏差,甚至会导致复飞。针对舰尾流造成舰载机自动着舰落点精度差的问题,本文首先介绍传统速度恒定动力补偿、迎角恒定动力补偿2种方案,并对迎角恒定动力补偿控制方案进行改进,减小纵向高度通道与速度通道的耦合程度,降低舰尾流对下滑道控制精度的影响。通过数学仿真对比了3种方案抑制舰尾流稳态分量的效果。仿真结果表明,改进的迎角恒定动力补偿方案能够有效抑制舰尾流垂直分量的影响,并能够改善舰尾流水平分量的影响。

基于动力特征模板的无源探测主动段弹道估计

针对单飞行器采用无源探测手段对拦截弹主动段进行弹道估计的问题,提出一种基于动力特征模板的多模型自适应无迹卡尔曼滤波(MMAE-UKF)算法。在观测信息不完备的条件下,通过引入拦截弹动力特征模板,将飞行程序角模型设计参数与发射方位角增广为目标状态分量,基于程序角模型和动力特征模板构建非线性MMAE模型集,采用MMAE-UKF算法对拦截弹的程序角模型和设计参数进行辨识,同时对拦截弹主动段运动状态进行估计。仿真结果表明,算法能够快速准确辨识出拦截弹主动段采用的程序角模型及设计参数;与传统的增广状态滤波算法相比,运动状态估计误差显著减小,滤波稳定速度大幅度提高。

导弹水下发射时喷管的气体流动

针对导弹水下发射时喷管的气体流动问题 ,建立了水下喷管流的简化模型 ,定性地研究水环境的惯性对水下喷管内气体流动造成的阻滞作用。计算显示受阻滞流量ΔQ及受阻滞时间Δt和喷管的喉部面积At 呈幂函数关系 ,固定其他参数仅改变水深 ,ΔQ及Δt和进口处气体的滞止压力p0 与当地水下静压之间的压力差也有幂函数关系。结果表明喷管所处的水下深度越大 ,喷管内气体流动受阻滞状况也就越严重 ,而减小喉部面积At 和适当增加膨胀比Ab/At 以及增加滞止压力p0 ,均有助于改善水环境对喷管喷出气体造成的阻滞状况。