基于MBSE的潜艇鱼雷武器系统设计

潜艇鱼雷武器系统作为大型复杂系统,其运行场景繁多,逻辑功能和接口关系复杂。传统基于文本的设计方法存在诸多弊端,例如文档报告繁多相互独立,研制项目之间难以快速实现型号迭代等。为提升潜艇鱼雷武器系统的正向设计能力,通过对潜艇武器系统设计现有的业务流程的研究,将基于模型的系统工程(MBSE)方法与传统潜艇鱼雷武器系统设计方法相融合,提出了一种基于MBSE的潜艇鱼雷武器系统设计方法。在此基础上对潜艇鱼雷武器系统从黑盒到白盒进行逐层分析拆解,并利用Magicdraw开发平台,以图形化的SysML建模语言构建对应的需求模型、功能模型和架构模型,形成了完整潜艇鱼雷武器系统的设计方案。论文提出的方法能够有效支撑潜艇鱼雷武器系统设计,实现从设计需求到设计实现的完整性。

基于MBSE的鱼雷武器装备数字化研制方法

随着未来战争对鱼雷武器装备的研制和运用提出“数字化、智能化、敏捷性”的新要求,为解决鱼雷在传统基于文本研制模式下所面临的总体与分系统、设计过程与生产过程存在割裂,致使发现错误不及时、早期验证不充分、信息传递不完整、模型数据不一致、验证范围不完整以及过程追溯不清晰等切实问题,为缩短鱼雷研制周期,提高研制效率和质量,文中结合先进系统工程方法,融合新技术,在对基于模型的系统工程(MBSE)国内外实践应用研究的基础上,提出基于MBSE的鱼雷武器装备数字化研制方法,将MBSE思想方法与鱼雷技术特点和研发流程融合集成,构建跨阶段、跨专业和跨层级的鱼雷全生命周期MBSE技术体系,提出鱼雷MBSE数字化应用框架及技术路线,提炼了基于MBSE的鱼雷数字化研制过程中需要解决的主要关键技术。该方法可为鱼雷武器装备的数字化研制实践以及全面数字化转型提供参考。

可靠性仿真在鱼雷产品上的应用

针对传统可靠性试验耗时长、成本高的问题,给出了可靠性仿真的基本内容和工作流程,针对鱼雷产品中的典型电子组件开展可靠性仿真建模、热应力和振动应力仿真分析、故障预计和可靠性评估,以得到产品设计薄弱环节、潜在故障信息和平均首发故障时间等。分析结果表明,可靠性仿真能够确保在鱼雷产品设计早期消除故障源,从而提高鱼雷产品的鲁棒性和故障预测能力。

对潜快速防御反击模型构建及鱼雷捕获概率分析

针对潜艇快速防御反击中的鱼雷攻击问题,基于线导导引方法和模型,构建水面舰艇鱼雷快速防御反击模型。对鱼雷捕获潜艇概率进行了仿真计算,结果表明该方法中鱼雷直航段捕获目标概率极低,因此不建议水面舰艇在无较精准鱼雷射距时采取以打击敌潜艇为目的的防御反击,研究方法和结果可为演训效果评估等提供参考,亦可为对潜防御时的作战决策提供支撑。

基于MBSE的鱼雷全电子安全系统安全性与任务可靠性分析

随着武器装备研究的深入推进,传统方法难以满足复杂系统安全性与可靠性分析的需求;为提升系统研发与评估效率,以形式化的系统建模语言分析鱼雷全电子安全系统的安全性、可靠性成为必然趋势;文章在传统安全性与可靠性分析的基础上,基于系统工程开展安全系统建模过程,以功能需求、系统架构、活动视图以及时序逻辑控制作为安全性与作用可靠性分析的构成元素,对系统功能模型进行故障传播建模;最后以安全建模语言构建事故树模型得出安全性与可靠性的影响因素,为引信系统的安全性与可靠性分析工作提供一定参考价值。

高空远程滑翔鱼雷弹道建模与仿真

为建立高空远程滑翔鱼雷弹道仿真系统,首先对总体方案进行研究,建立了纵平面无动力滑翔段、低空突防段、减速段弹道模型。设计了俯仰通道和滚转通道的控制律,并对减速段弹道影响因素进行分析。最后基于Matlab Simulink建立高空远程滑翔鱼雷仿真工具箱,对空中弹道进行仿真。仿真结果表明,该弹道模型准确可靠,控制系统设计合理,具有一定的实用性。

基于Simulink的鱼雷控制系统仿真

鱼雷是一种水下自主航行的运动体 ,其运动控制系统复杂 ,仿真建模难度大。该文首先描述了鱼雷动力学和运动学数学模型 ,给出了鱼雷水下空间运动的控制系统数学模型 ,详细论述了Simulink的鱼雷控制系统建模方法以及S功能函数的实现方法 ,并建立了Simulink仿真图形模型 ,最后给出了鱼雷控制系统的仿真方法 ,并对仿真结果进行了分析讨论。结果表明 ,所采用的Simulink与C/C + +混合编程仿真方法 ,能够方便地建立鱼雷等复杂系统的图形模型 ,具有直观、高效、灵活的特点。

舰载反鱼雷鱼雷作战效率仿真研究

研究舰艇对抗性,有效拦截来袭鱼雷的问题,为提高舰载反鱼雷鱼雷拦截来袭鱼雷的作战效率,根据反鱼雷鱼雷典型作战态势建立了鱼雷弹道模型、自导检测模型以及舰艇规避模型,定量分析了影响反鱼雷鱼雷拦截概率的主要因素,运用Matlab工具,模拟了反鱼雷鱼雷作战过程。仿真结果表明,射击距离和报警舷角对反鱼雷鱼雷拦截概率有较大影响,提高对来袭鱼雷的定位精度,增加反鱼雷鱼雷自导作用距离、自导扇面角可以有效提高反鱼雷鱼雷拦截概率,可为反鱼雷鱼雷的设计与研制等方面提供参考。

鱼雷撞击靶板动态仿真建模方法探讨

利用MSC公司的Patran和Dytran有限元计算程序对某型鱼雷撞击靶板的动态响应特性进行了仿真分析。分别计算了在几种不同的撞击情况下雷体指定部位加速度响应随时间的变化。对数据结果运用OriginPro7.0数据处理工具进行数据处理 ,把计算值相互之间进行比较 ,找出最佳的建模方法。

火箭助飞鱼雷弹道的仿真实现与应用研究

首先深入研究了火箭助飞鱼雷空中和水下弹道,建立了其全弹道仿真模型。并建立了其对水下目标的自导检测模型,进而建立了基于蒙特卡罗法的火箭助飞鱼雷发现概率计算模型,并进行了实际仿真计算。文中的研究成果对研究火箭助飞鱼雷弹道参数的优化设计及射击效率问题有一定的参考价值。

反潜鱼雷、声纳浮标投射模型研究

以反潜巡逻机使用声纳浮标和鱼雷反潜武器为研究对象,在简单描述鱼雷和声纳浮标投放、入水过程的基础上,重点分析了它们的飞行性能,即飞行过程中鱼雷和声纳浮标的位置、速度、加速度和方位的计算模型,并进行了分析。这对于研究鱼雷和浮标的空中弹道,提高布放声纳浮标的位置精度和鱼雷攻击潜艇效果都有十分重要的意义。

基于状态流的一类混杂动态系统仿真方法

针对一类使用离散逻辑算法控制连续状态系统的混杂动态系统,应用Simulink仿真中的建模困难和协调连结问题,提出了利用StateFlow模块为离散逻辑系统建模并加入触发机制的解决方案。介绍了StateFlow的建模方法,以鱼雷采用自动调整提前角导引算法的水平面自导仿真为例,详尽叙述了基于StateFlow实现离散逻辑导引算法的具体步骤,建立了鱼雷水平面自导系统Simulink模型,并对整体混杂动态系统进行仿真计算。算例表明,所建立的仿真方法能有效地解决混杂动态系统仿真过程中的同步协调问题,并且简洁高效。

鱼雷研制费用的灰色Verhulst模型

鱼雷研制费用是鱼雷寿命周期费用的重要组成部分,受到广泛关注。鱼雷研制费用的累积曲线呈近似的 s 形状,因此,利用灰色系统理论的 Verhulst模型,结合实例对鱼雷研制费用进行了建模。结果表明,这种方法能达到令人满意的拟合精度,具有实用价值。

水下高速超空泡鱼雷建模与分析

超空泡技术可以大幅减小水下鱼雷的阻力,提高水下武器的速度及战斗力,因为空泡的包裹使得水下超空泡鱼雷的流体动力问题极其复杂,分析了水下高速超空泡鱼雷纵向平面上空化器、尾翼控制面的动力及其尾部滑行力。根据纵平面基本动力学方程,给出了超空泡鱼雷纵平面的非线性基本动力学模型,并计算了模型的具体参数。在纵向平面上,超空泡鱼雷的运动方程是一个具有动态耦合的弱阻尼系统。仿真分析了超空泡鱼雷纵向运动和稳定性。

锚雷系统中锚索形状和张力的数学模型

本文建立了锚雷系统在海流作用下 ,锚索在三维空间的形状和张力分布的数学模型。在推导中考虑了重力、水动力以及水雷发射筒对锚索形状和张力的影响 ,并进一步给出了非稳流海流作用下对该数学模型的修正模型。所附的算例说明此数学模型具有工程实际意义。

鱼雷声自导检测目标过程的建模与实时仿真

在研究某型声自导鱼雷自导弹道仿真时,对鱼雷声自导检测目标的过程进行建模与仿真:应用牛顿迭代法求解自导作用距离,给出了迭代初值的域及选取原则;考虑声线传播受特定海域海水盐、温、压力梯度等因素影响,采用折线近似法计算自导接收声束空间范围。依此进行仿真建模,利用WISE仿真软件及VisualC++编制仿真应用程序,并利用Vega视景仿真软件实现弹道仿真数据的三维可视化。结果表明上述方法在鱼雷声自导弹道实时仿真中是可行和有效的。

悬浮式深弹拦截鱼雷作战仿真及效能分析

综合运用相遇三角形、尾追弹道分析方法,建立了来袭鱼雷的攻击弹道模型。采用蒙特卡洛方法,对悬浮式深弹拦截鱼雷的作战过程进行数字仿真;根据仿真结果,采用比率抽样分布的正态近似计算方法估计深弹对鱼雷的拦截概率;以鱼雷报警距离为例,采用随机弹性分析方法,初步研究了主要技战术参数对拦截概率的影响。该项研究可为悬浮式深弹拦截鱼雷的作战训练、战法研讨提供参考。

鱼雷声自导作用距离影响因素仿真分析

依据对鱼雷主被动声自导探测模型的研究,分析了影响声自导作用距离的主要因素,并对可影响鱼雷主被动声自导作用距离的相关参量进行仿真研究,探讨了一种通过合理选择鱼雷参量以提高声自导作用距离的方法。文中的研究对声自导鱼雷研制中提高战技指标以及鱼雷的作战使用研究均有一定的参考价值。

体目标条件下反潜鱼雷命中目标模型

针对反潜鱼雷末弹道精确仿真要求,提出将反潜鱼雷与其攻击目标同时作为体目标的方法。通过确定3个基本坐标系,建立了反潜鱼雷与其攻击对象相应的三维体目标模型,在此基础上推导了基本坐标系之间的坐标变换矩阵。通过分析反潜鱼雷末弹道特性,推导了命中目标的判断过程与实现流程,同时定义了相关命中目标要素。仿真计算结果表明:该模型能够真实模拟反潜鱼雷在末弹道对其攻击目标的攻击过程,准确判断反潜鱼雷对目标的命中情况,实现对命中概率、各舱段命中概率、触发与非触发命中概率、爆炸中心脱靶量等命中目标要素的精确计算。

声自导鱼雷互导问题初探

通过深入分析研究声自导鱼雷自导系统对目标检测模型,在充分考虑各种相关因素的基础上建立相应的互导分析数学模型,仿真计算确定了互导产生的边界条件。对进一步研究声自导鱼雷连续射击,最大限度地发挥其作战效能有着重要意义。