营造员工心灵的栖息地——西安现代控制技术研究所加强人文关怀和心理疏导

随着兵器行业竞争的加剧,科研队伍的任务也变得日益繁重。社会、工作岗位和家庭的多重压力,使有些员工感觉到无所适从,有人甚至想过对事业和职位荣誉的放弃,有的则对"活着究竟为了什么"产生了疑问,注重人文关怀和开展心理疏导工作变得更加迫切起来。西安现代控制技术研究所隶属中国兵器工业集团公司。作为国有企业的基层党组织,西安现代控制技术研究所党委始终紧紧融入中心开展各项工作,践行科学发展观。

发动机故障信息综合研究平台构建技术研究

针对目前多型号多批次的无人机发动机数据存储较为分散、缺少专门的分析手段辅助设计人员快速分析发动机状态的问题,借鉴国内外较为成熟的故障诊断算法和平台构建技术,设计了发动机故障信息综合研究平台。平台内集成了飞行数据状态识别、故障诊断、分析数据库建立等多项关键技术,结合不同的飞行工况分类结果,从长期和短期的角度分别采取基于递归结构辨识(Recursive Structural Identification,RESID)的起动状态故障检测、基于自回归滑动平均(Auto Regressive Moving Average,ARMA)模型的稳态故障检测、基于参数趋势分析的故障诊断和基于深度学习的智能故障识别等不同的诊断方法,并采用飞行报告的形式实现了从数据文件输入至飞行状态分析的全流程计算和结果展示,有效地实现了发动机使用维护的数据支持和技术保障,具有一定的工业应用价值。

分板机工装设计及定位技术研究

PCBA分板机的原工装存在不足和加工质量隐患,在分板机原顶针和定位方式的基础上,结合PCBA板的结构特点和分板过程,分别设计了专用和通用工装,因专用工装成本高且生产适应性差,最终聚焦在通用工装的使用及定位技术的研究上。对分板机通用工装的定位方式、定位原理、结构组成、定位精度、有益效果、使用方法等做了介绍,并验证汇总了分板机工装在生产应用中的实际情况。应用螺旋测微原理与活动刻度盘配合可实现定位尺寸的精确调整,目测可调精度为0.01 mm,强力磁铁预紧使顶针和限位块固定的方式与分板机的高速铣削配合可保证定位装夹的安全性。分板机通用工装现应用于多个项目的批量生产,操作方便,安全可靠,在分板机工装的设计和应用方面有一定的推广价值。

弹上电子产品加固防护可靠性分析研究

提出一种弹上电子产品球栅阵列封装元器件的新型加固防护工艺方法,对使用不同加固防护方法的电子产品进行了随机振动试验与有限元仿真分析,研究对球栅阵列封装(BGA)元器件焊点可靠性的影响;采用Steinberg疲劳寿命模型分析焊点的疲劳寿命。研究表明,纳米疏水剂、四角点胶配合3D打印壳体封装的组合新型弹上电子产品加固防护方法能有效提升产品可靠性。

火光烟雾条件下无人机激光探测与跟踪实验研究

高能激光在打击低小慢目标时,目标容易燃烧产生火光烟雾,传统的可见光和红外探测方式对目标的跟踪和瞄准在火光烟雾干扰的情况下易受影响进而导致目标失跟。提出了一种基于主动激光雷达体制的高精度探测和瞄准方法。首先,对火光烟雾条件下无人机表面的激光反射特性进行理论分析和仿真模拟,以此设计了基于APD的单光子激光雷达探测系统,获得了仿真探测概率随激光脉冲能量变化的理论曲线;其次,构建了基于InGaAs-SPAD的光子成像探测系统,进行了无人机室内实验。实验结果表明:在无火光烟雾条件下,基于距离像跟踪的目标质心位置相较于基于可见光图像跟踪的目标质心位置平均角偏差小于0.55 mrad,基于距离像序列的跟踪轨迹与基于可见光图像序列的跟踪轨迹基本一致,证明了Mean-Shift跟踪算法用于距离像的跟踪的可行性。在距离30 m处的模拟烟雾干扰条件下,采用选通延时滤除烟雾干扰能够获得轮廓清晰的目标距离像。在模拟火光干扰条件下,跟踪框中心X、Y坐标偏离目标质心约为0.58 mrad和0.39 mrad。

基于有限元分析的走刀策略对铝合金薄壁筋铣削仿真工艺研究

铝合金薄壁筋具有弹载计算机结构件的典型特征,其结构简单但整体刚性差,在加工过程中极易产生加工变形,影响工件的加工精度。为合理选择走刀策略,使用ABAQUS软件对铝合金薄壁筋铣削过程进行有限元仿真建模,分析了不同走刀策略下铣削过程中的铣削力及工件铣削后的变形情况。同时设计对照试验组进行试切验证,通过三坐标测量仪分别测量了薄壁筋在不同走刀策略下的形变,验证了仿真分析结果的正确性。

顺序凝固工艺对大长径比装药缩松的影响研究

针对顺序凝固工艺对大长径比装药易形成缩松的问题,分别以受控生长期、自由凝固期的相界面形貌特征参数为中间量,建立了工艺参数到缩松体积的4层关联路径,选择TNT/RDX(33.8/65)炸药、长径比5∶1的装药模具,进行了正交仿真、极差分析以及Spearman相关系数计算,结果表明,降低水温、入水速度以及提高环境换热系数可提高受控生长期的相界面高度、开口角,从而降低自由凝固期的凝固区间最大厚度,最终减少缩松体积;工艺参数影响强弱为:水温、入水速度、环境换热系数;降低入水速度、提高环境换热系数可减少对低水温的依赖。本研究探明了顺序凝固工艺参数对大长径比装药相界面演化及缩松的影响机理,可为相关工艺设计提供理论支撑。

隔板构型对超声速混合层流动及混合特性的影响研究

为进一步揭示超声速来流下混合层流场演化过程物理机制,采用高精度计算方法对超声速来流下混合层流动及生长特性开展数值研究。首先,采用经典算例深入验证了本文所发展计算程序在复杂流场预示方面的精度和可靠性。然后,对四种不同构型隔板下混合层流动及生长机制进行了深入分析。研究结果发现,在典型隔板构型中引入凹腔、楔形角及凸台结构后,整体流场结构变得更为复杂,且诱发了更为剧烈的混合层的涡卷起、配对、合并、旋转等流体物理现象。在典型隔板工况中混合层出现了再层流化现象,而引入凹腔、楔形角及凸台结构后能够有效抑制混合层出现再层流化现象。此外,所有隔板构型工况下湍流转捩区雷诺应力均出现了“多峰值”现象,但典型隔板工况的混合层附近的湍动能明显小于其余工况,同时,典型隔板工况的雷诺应力峰值与分布范围明显小于其余工况。就本文研究工况而言,在出口处楔形角隔板工况的混合效率最高,为0.050;同时其混合层厚度也最大,达到27.9 mm;但楔形角隔板工况的总压损失也最大,为0.22。

武器装备体系弹性技术研究综述

武器装备体系是国防领域发展的战略需要,弹性是体系对缺陷、破坏做出响应和恢复的能力。本文给出了装备体系弹性发展现状、应用前景及有关建议。首先,对武器装备及其弹性的概念与发展现状进行辨析。其次,对不同领域弹性建模与分析评价方法进行评述。然后,分析给出装备体系弹性内涵及多层级分析框架。最后,对现有研究不足进行总结,并从技术发展及工程应用角度给出装备体系弹性未来发展趋势与建议。致力于推动装备体系弹性相关技术发展,提出相应发展建议,提升装备体系效能与实战化水平。

高超声速飞行器鲁棒纵向控制技术研究

针对高超声速飞行器纵向模型存在的非线性、耦合性、多种不确定性和大气扰动的问题,文中提出一种基于信号补偿的鲁棒控制方法:将真实模型分为名义模型和同效干扰两部分,通过设计状态反馈控制器来实现名义模型期望的控制效果,然后设计干扰补偿器来抑制同效干扰的影响。数字仿真结果表明,与状态反馈控制方法相比,文中所提出的鲁棒控制方法跟踪效果更好,控制精度满足要求。

高速动能弹撞击装甲结构引起的螺栓连接失效及部件过载损伤研究

目的 验证和揭示高速动能弹对装甲结构的损伤机理。方法 聚焦高速动能弹打击装甲目标时,弹道冲击造成的靶标结构连接失效及部件过载损伤这2种损伤效应,以典型螺栓连接为研究对象,采用高速球形弹丸撞击螺栓连接结构的小尺寸试验对数值模拟方法和材料模型参数进行校验。在此基础上,采用数值模拟和冲击响应谱分析方法对高速动能弹打击全尺寸坦克进行模拟分析,获得撞击过程螺栓连接失效特征、主要影响因素及坦克典型位置部件的冲击加速度曲线和冲击响应谱曲线。结果 在小尺寸试验中,动能输入为0.042MJ时,螺栓连接未发生失效;但25.6MJ动能输入全尺寸坦克时,螺栓发生断裂而使连接失效。数值模拟结果揭示了螺栓发生断裂的主要原因。结论 输入动能大小、连接螺栓直径、模拟设备部件质量和撞击位置为螺栓是否断裂的主要影响因素。坦克某些位置的冲击响应谱曲线高于军用标准给出的临界曲线的下限甚至上限,表明这些位置的部件因高过载损伤导致失效的概率较高。

基于翼伞系统的新型末敏弹技术研究

针对传统末敏弹落点不可控、打击精度不足的问题,提出了一种基于翼伞的末敏弹落点控制技术,采用翼伞代替传统降落伞,实现其落点的精准控制。基于所提出的伞-弹系统,设计了一种基于自抗扰控制技术的伞-弹偏航角精准控制器,并抵消外界风场造成的干扰,弥补末敏弹初始位置误差,实现系统的精准自主操纵。基于上述分析,搭建了伞-弹系统,并进行了实际空投试验。在空投试验中,伞-弹系统的最终落点误差在30 m以内,空中水平最小误差在4 m以内,证明了所提出算法的有效性,为灵巧弹药的设计提供了一种新的思路。

单尾裙式EFP超音速气动特性及飞行稳定性研究

飞行稳定性对爆炸成型弹丸(EFP)的存速能力和着靶姿态有直接显著的影响,进而影响EFP远距离飞行后的侵彻威力。为了获得低阻且飞行稳定的EFP构型,针对超音速(马赫数为4~7)飞行的单尾裙式EFP,数值研究了结构参数(尾裙角为0°~25°、尾裙长与总长之比为0.2~0.7、长径比为3~7、实心长与总长之比为0.2~1)对EFP的升力系数、阻力系数、静稳定储备量等气动参数的影响规律。结果表明:升力系数、阻力系数与尾裙角、尾裙长和长径比均呈正相关。静稳定储备量与尾裙角和长径比均呈正相关,随尾裙长的增大,其先增大后减小。实心长对EFP的升力系数、阻力系数和压心位置几乎无影响,但实心长通过改变EFP质心位置进而影响静稳定储备量。当尾裙角为20°、尾裙长与总长比为0.265、实心长与总长比为0.755及长径比为5时,单尾裙EFP结构兼具较低的阻力和良好的飞行稳定性。探究了马赫数和攻角对该型EFP的升阻力系数和静稳定储备量的影响规律,结果表明:马赫数越大,阻力系数越小;攻角越大,阻力系数和静稳定储备量越大。研究结果从空气动力学角度为具有高侵彻性能EFP战斗部的设计提供参考。

模块装药短管炮实验及数值模拟研究

大口径加榴炮主要以模块装药结构为主,炮管内部流场复杂。基于模块装药结构,对短管炮内部燃烧场分区域建立二维轴对称两相流内弹道数理模型,采用MUSCL格式对该模型进行离散求解,编制程序对短管炮膛内流场进行了数值模拟,研究两模块装药结构在燃烧过程中的膛内流场特性以及不同破膜压力对两模块装药结构膛内燃烧的影响。仿真结果表明:与实验值相比,计算获得的膛内压力全局平均误差约为7.42%,峰值误差仅0.72%,说明所建立的内弹道数学模型与编制的程序能够较好地对两模块装药火炮发射过程进行数值模拟。模块药盒对火焰波的传递有阻碍作用,在模块药盒破裂之前,火焰波与压力波主要在模块内部流动,与外界物质交换较少。模块药盒破碎后,火药颗粒才随着压力波向膛内自由空间运动,火焰波和压力波开始在膛内传递。随着模块药盒破裂压力的增大,模块装药膛内发射药燃烧越充分,压力上升时间减少。点火药燃气从传火孔处向周围区域扩散,膛内温度也从传火孔处开始升高,逐渐向四周传导,从而点燃发射药。

爆炸成型弹丸侵彻不同材料靶板后效破片特性试验研究

为研究靶板材料性能对爆炸成型弹丸(Explosively Formed Projectile,EFP)侵彻靶后破片特性的影响,开展EFP侵彻不同材料靶板(Q235钢、45号钢、装甲钢、2A12铝)后效破片特性试验,采用X光摄影方法观测靶后破片云形态及膨胀尺寸,通过布置多层纤维板获得破片散布特性,并对靶后破片进行回收。研究结果表明:在靶板密度一定的情况下,靶板强度主要影响破片云轴向膨胀能力,对径向膨胀能力影响很小;靶后破片环形毁伤区的飞散角位于20°~25°范围内差别不大,但是靶板背面出口崩落会造成靶后破片飞散角出现极大值,随着钢靶强度的增大,靶后破片径向散布增强,破片总数减小,但是大质量段钢破片数量增多;不同强度钢靶产生的钢破片平均尺寸满足Kipp等提出的基于材料流动应力的碎片尺寸模型。

振动冲击条件下捷联惯导减振器形变研究

针对减振器传统研究的关注点主要在减振效果、材料寿命等方面,对其形变量及形变带来的导航误差关注较少,偏重理论研究而无试验数据支撑,缺乏说服性的问题,文中在捷联惯导减振器设计基础上,制定了静态和动态试验方案。在振动工装上固定一对相互垂直的平面镜,通过减振器将惯导安装到振动工装上,振动工装以刚性连接方式固定在振动台面上,借助架设的光学投影设备和显像设备,分别振动冲击前后惯导棱镜和振动工装上平面镜的反射光斑,通过对二者位移变化的计算,判定减振器的空间形变量。试验结果表明,振动冲击前后及过程中,减振器形变引起的惯导最大形变角为6.26″,比惯导在运载体上的安装误差稳定性(一般为1.0′)低一个数量级,减振器的空间形变量对捷联惯导的导航误差影响较小,文中的试验方法和实测数据可为惯导减振器的设计和应用提供借鉴。

五轴(3+2)加工中心坐标系转换与优化技术研究

针对具有多个面均有加工要求的多面体零件,讨论了五轴(3+2)加工中心,且不具有五轴联动和Rtcp刀尖跟随功能机床的坐标系转换和优化问题。在基于同一个坐标系的前提下,完成包含平面、孔、凸台、型腔及轮廓等几何特征的多个面精度加工要求,同时完成任意角度固定轴的钻孔及轮廓铣削的加工要求,是一次坐标系转换与优化技术的综合应用。研究编制了NX软件加工程序,利用TCL语言修改定制后处理文件,利用三维空间坐标的旋转算法编制宏程序,将NX软件生成的程序与宏程序建立联系作为转换新程序。机床运行该程序时自动调用宏程序内容实现对坐标值的实时数学计算转换,从而计算出坐标轴旋转后新的坐标值。刀具根据该坐标值进行切削加工,采用该技术,一次装夹完成所有面的加工任务,不仅提高了加工精度,同时也大大拓展了机床的加工能力,减轻了多次找正坐标系的重复劳动,提高了加工效率,是一种后处理、宏程序及坐标系之间优化技术的实际应用,对于类似多面体零件的加工具有借鉴意义。

基于神经网络观测器的容错控制技术研究

针对执行机构受限条件下的故障估计与容错控制问题,首先建立了含有故障模型的制导火箭纵向和侧向线性化运动模型,然后在考虑系统参数时变不确定性的情况下,采用基于神经网络观测器的故障估计方法对故障程度和系统状态参数进行有效观测。通过设计一种鲁棒自适应容错补偿控制器,解决了执行机构不同程度失效或卡死故障下的状态收敛问题。最后,通过3种故障模式的数值仿真,验证了所提算法对执行机构故障处理的有效性和鲁棒性。

EFP模拟弹靶后碎片云特性数值模拟研究

为探究头部密实且小长径比的爆炸成型弹丸(EFP)后效碎片云特性,研究中采用FEM-SPH算法,针对长径比为1.2的紫铜和镍合金两种EFP模拟弹开展碎片云形成过程分析并进行拓展研究。研究发现:小长径比弹丸侵彻后效碎片云呈现由微小弹靶碎片组成的椭球状结构,弹丸尺寸和侵彻速度的增大使靶后形成数量更多且速度更高的碎片云,镍合金剩余弹丸以镦粗状存在于碎片云头部,对后效靶造成二次侵彻,而紫铜破片破碎程度较大,对后效靶形成较大面积毁伤区;在弹丸密度一定的情况下,靶板强度主要影响碎片云轴向膨胀能力,而对于不同弹靶材料,碎片云径向膨胀能力主要取决于弹靶材料密度比ρ_(b)。研究结论对EFP战斗部后效威力设计具有重要意义。

负载对穿甲杆侵彻钢靶行为影响的试验和数值模拟研究

为探究负载对穿甲杆侵彻钢靶行为的影响,采用试验和数值计算相结合的方法,研究了带负载和不带负载穿甲杆对603装甲钢的侵彻行为,分析了负载、入射角度、撞击速度以及负载质心位置对穿甲杆侵彻深度、偏转角度的影响。研究结果表明:斜侵彻时负载使穿甲杆的侵彻深度提高并减小穿甲杆侵彻过程中的弹道偏转角度,提高了穿甲杆的侵彻能力;正侵彻时负载撞击靶板表面消耗能量,不利于提高穿甲杆侵彻深度;撞击速度为1400 m/s,入射角为60°时,负载降低了穿甲杆临界跳飞速度;负载质心距穿甲杆头部距离大于穿甲杆长度1/2时,弹道偏转角度减小,负载使穿甲杆的侵彻能力增强。