大口径锥头弹体高速倾斜入水偏转规律数值模拟

结合某大口径锥头弹体高速倾斜入水试验,采用任意拉格朗日-欧拉(arbitrary Lagrange-Euler,ALE)流固耦合方法对弹体倾斜入水偏转行为进行数值模拟,研究了弹体以500 m/s高速倾斜入水过程中不同受力模式、载荷变化特征以及弹体发生偏转的力学机理,分析了入水角度对弹体偏转规律的影响。结果表明:在俯仰力矩作用下,弹体均发生抬头方向偏转,且偏转速度呈现先增大后减小的趋势,偏转程度在不同入水角度范围内呈现不同的变化趋势。当入水角度小于15°时,弹体会发生“跳弹”现象;当入水角度为30°~60°时,弹体偏转趋势基本一致,均由初始倾斜状态逐渐转动至水平状态、竖直状态并最终以弹头入水反方向的“出水”姿态向水下运动;当入水角度为75°时,弹体转动至水平状态后,并未继续偏转至竖直状态,弹头以朝斜上方的姿态向水下运动;弹体的入水侵深随入水角度的增大而增大,且增大趋势近似满足指数函数关系。

自适应光学系统中高速倾斜反射镜的稳定控制

分析了自适应光学系统中高速倾斜反射镜的机械谐振现象及其对控制稳定性和控制带宽的影响。根据测量数据建立了机械谐振的动态数学模型。讨论了低通滤波和双二阶网络滤波等几种可以减小倾斜反射镜机械谐振的方法。实验表明采用网络滤波技术后，高速倾斜反射镜的控制稳定性和控制带宽都得到了较大的改善。

高速倾斜镜建模与传递函数辨识

为了在光束稳定控制系统中更好地对高速倾斜镜(FSM)实现稳定、精确地控制,对于由超磁致伸缩材料(GMM)作为位移产生元件的高速倾斜镜,根据GMM材料的特性和倾斜镜的运动机理,经推导建立了倾斜镜的传递函数模型,并结合实测的倾斜镜幅频和相频响应特性,在Matlab软件中利用Levy法对倾斜镜的传递函数进行了辨识,得到了精确的倾斜镜传递函数。与实测结果相比,在中低频段,幅度辨识误差在0.3 dB以内,相位辨识误差在5°以内,结果表明:通过理论推导建立的倾斜镜模型是合理有效的,对于改善该倾斜镜在应用系统中的稳定性和精度提供了依据。

小型运动体高速倾斜入水空泡流动数值研究

为研究小型运动体高速倾斜入水时的空泡流动特性,采用求解雷诺时均Navier-Stokes方程的方法开展数值模拟。应用实验结果验证了数值方法的正确性。基于该方法对入水过程流体动力特性、流场结构特性与空泡发展进行分析,并研究了入水角度对入水流场的影响。研究结果表明:运动体在入水撞击阶段受到较大的阻力、升力和力矩,同时承受着极强的载荷;随着入水的深入,头部半球形高压区逐渐向头部中点移动,且空泡壁面的速度方向由指向水中向指向空泡内过渡;入水角度越小,撞击阶段阻力系数与砰击压力越小,入水后越容易发生弹道偏移,同时拉脱现象发生得越晚,入水空泡的最大尺寸越大。

基于超磁致伸缩材料的高速倾斜镜的设计与应用

在目标跟踪系统中,由于大气湍流的影响导致光波振幅和相位起伏。为了提高跟踪性能,降低大气湍流造成的光斑倾斜成为了首要目标,而高速倾斜镜(FSM)则是达成这一目标的关键器件。文中介绍的高速倾斜镜利用超磁致伸缩材料(GMM)作为位移驱动元件,通过线圈的电流产生磁场控制材料的伸缩,从而驱动倾斜镜的偏转。该倾斜镜已经被应用于激光大气传输倾斜校正系统中,使湍流造成的倾斜减少了90%,光斑稳定度和光斑质量得到了明显提高。

基于两级高速倾斜镜闭环控制的光束稳定技术研究

在光束稳定系统中,受到传输介质和平台振动等因素的影响,通常同时存在能量与频率成反比特性的宽带扰动和平台机械谐振引起的在某个特定频率点出现的窄带扰动。为了解决光束稳定系统中由大幅度、高频率窄带扰动和宽带扰动引起光束抖动的问题,设计了基于两级高速倾斜镜串联控制的光束稳定系统,提出了利用前级光束稳定系统校正窄带扰动,后级光束稳定系统校正宽带扰动的控制算法,实现了对大幅度高频率窄带扰动和宽带扰动的同时抑制。在相同条件下,对比了传统的控制方法和两级高速倾斜镜联合校正控制系统的残余误差。仿真和实验表明,提出的系统结构和控制方法能够有效地抑制光束稳定系统中存在的扰动。

大口径大角位移的两维高速压电倾斜反射镜

两维高速压电倾斜反射镜是自适应光学系统和提高跟瞄系统精度的关键器件。本文介绍了我们研制的各种倾斜镜的性能，对于大口径大角位移的倾斜镜，谐振频率将受到口径和角位移的限制，本文分析了这些限制，并提出提高谐振频率的措施。

高速压电倾斜镜动态特性分析

介绍了高速压电倾斜镜的结构和工作原理,根据拉格朗日方程建立了高速压电倾斜镜转动的运动微分方程,推导了其固有频率的解析式,并以有限元模型与实测结果作了比较,证明所推导的理论模型是可信的,它对高速压电倾斜镜的结构设计具有指导意义。

提高高速压电倾斜镜应用带宽的方法

本文提出了一种基于薄板径向支撑的高速压电倾斜镜。首先根据拉格朗日方程建立了这种基于薄板径向支撑的高速压电倾斜镜简化模型的动力学方程,然后推导出了其倾斜方向谐振频率理论表达式;根据理论表达式可以预测倾斜镜的动态性能。在理论分析的基础上,我们制作了这种薄板结构,将其加入到原有结构倾斜镜中,进行了频响测试以及角行程测试分析。比较理论分析和实验测试分析的结果,证实了薄板部件的加入对于倾斜镜应用带宽的提高有显著作用。

相位检测法定镜自适应校正技术

为保持傅里叶变换光谱仪在动镜运动和外界震动等恶劣条件下动镜和定镜间的准直性,采用了相位检测法检测准直性误差的定镜自适应校正技术。介绍了相位检测法的基本原理和实现自适应校正的途径以及自适应校正系统的基本结构。采用高速压电倾斜镜作为驱动补偿元件,分析了相位检测精度对校正精度的影响。实验结果表明,采用自适应校正后系统干涉效率明显提高。

一种机载星敏感器白天测星稳定性提升方法

为提升机载星敏感器白天对天空背景及机载动态的适应性,提出了一种提升机载星敏感器白天测星稳定性的方法。该方法首先利用基于高速倾斜反射镜的微机械稳像系统稳定星图,然后通过多帧星图迭代提升测星信噪比,进而提升机载星敏感器白天测星稳定性。试验结果表明,使用该方法可以将星敏感器测星稳定性提升约4倍。该方法已在机载星敏感器的工程样机中得到应用并取得良好效果。

傅立叶光谱仪动态校正技术的研究

本文利用自适应光学原理,对精密度要求较高的傅立叶变换光谱仪由于外界环境变化和机械震动等影响产生的准直性变化提出自适应校正的解决思想,分析了误差的可能种类和来源,提出了基本的校正方法。其中对某些变化量的探测提出了自己的一些简便易行的方法。文中对校正的可行性进行了分析,得出了比较可行的方案。

天体物理光学

P182.4 2003053966利用倾斜镜对太阳像作平场处理=Flat field processing forsolar images using tip-tilt mirror[刊,中]/饶长辉(中科院光电技术研究所.四川,成都(610209)),姜文汉…//光学学报.—2003,23(6).—766-768提出一种利用高速倾斜反射镜对太阳像进行平场处理的新方法。介绍了此方法的原理和实际工作过程,并给出了实验结果。结果表明。

自适应光学

O43 99042793自适应光学波前校正器=Wavefront correctors ofadaptive optics[刊,中]/凌宁(中科院光电技术研究所.四川,成都(610209))//光学技术.—1998,(3).—12—16,40报告了自适应光学波前校正器—多元分立式压电变形反射镜和两维高速压电倾斜镜的研究工作。讨论了这两类波前校正器的主要性能及其检测方法等,并给出了若干典型的检测结果。研制的19单元度形镜已成功用于ICF驱动器的波前校正,而21单元变形镜已成功用于天文观测星体成像校正。图13表1参7(方舟)

光学镜头、光学零部件

介绍了用于NSRL的X射线衍射和散射光束线中环面聚焦镜的成像原理和基本结构.分析计算了各种像差和面形精度对成像质量的影响,重点描述了镜子因受力弯曲在子午方向的曲率变化与理论值的误差以及反射表面受同步辐射光照射而产生的热载变形,进而求得实验样品上束斑成像的高度。最后用CCD探测实际光斑的尺寸.

混合自适应滤波的光束抖动控制技术研究

在光束传输系统中,通常存在由于传输介质引起的能量与频率成反比的宽带扰动和平台振动引起的在某个特定频率点的窄带扰动,使得光束发生抖动或漂移,造成光斑能量下降。为了解决光束传输系统中由大幅度、高频率窄带扰动和宽带扰动引起光束抖动,设计了基于高速倾斜反射镜谐振补偿的混合自适应滤波器的光束抖动控制方法。该方法采用最小均方(LMS)自适应滤波器与经典的比例-积分控制器并行工作的控制结构,分别利用LMS自适应滤波器对高频率、大幅度的窄带扰动进行抑制,比例-积分控制器对宽带扰动进行抑制,从而实现了对大幅度、高频率窄带扰动和宽带扰动的同时抑制。实验结果表明,本文提出的系统结构和控制方法能够有效地抑制光束传输系统中的光束抖动。