美军推进快速采办对我国装备体系发展的启示

近年来,美军大力推进新型装备的快速采办,以期快速形成“系统簇”的装备形态,反制潜在对手,巩固其军事领先优势。本文介绍了美军新版国防适应性采办框架、快速采办途径及相关项目的实施情况,对快速采办主动适应未来战场、加速形成装备体系等情况进行了研判。最后,借鉴外军先进发展思路,对我军采办及装备体系发展给出了建议。

一种宽带WLAN贴片天线

文中提出了一种单馈的宽带贴片天线应用于无线局域网络通信。该天线由方形贴片、电抗性阻抗表面以及电磁带隙结构组成。文中提出同时加载电抗性阻抗表面和电磁带隙结构能够实现小型化以及宽带化。电抗性阻抗表面作为接地平面能够降低天线的谐振频率。电磁带隙结构能够提高天线的阻抗带宽。测试结果表明所提出的WLAN贴片天线的相对带宽为22.3%(S11=-10 dB),覆盖4.77~5.97 GHz,可以获得6.3~7.2 dBi增益。与现有宽带小型化天线相比,该天线在保证宽带小型化的前提下仍具有较高增益,且辐射性能具有较高的一致性,十分有利于其应用。该天线能够覆盖IEEE 802.11a标准所规定的5 GHz频段,能够实现无线局域网之间的高速数传。

导弹武器系统复合材料防护盖结构设计与性能研究

基于拓扑互锁结构原理设计了一种导弹武器发射系统高强玻璃纤维增强树脂基复合材料防护盖,采用有限元仿真方法和动态模拟技术分析了防护盖在设计载荷下的冲破性能和抗砸性能,制备出实物样件并进行了适配器砸击试验和模拟弹头冲破试验。结果表明:研制的防护盖的冲破性能和抗砸性能满足设计指标要求,经适配器从以20 m/s速度自由落体砸击5次,防护盖结构未发生贯穿性破坏;模拟导弹发射时冲破最大力为1328 N,防护盖齐根断裂性能良好。

搅拌摩擦焊焊缝阵列超声全聚焦成像检测技术

针对航天薄壁铝合金搅拌焊焊缝的高精度、高分辨率检测应用需求,开展了阵列超声全聚焦成像检测技术研究。基于斜楔块耦合下横波多次反射全聚焦优化算法搭建了阵列超声检测系统,利用该系统对厚度为6 mm搅拌摩擦焊焊缝不同位置处的Φ0.35 mm横孔进行了相控阵超声扇形扫描成像和阵列超声全聚焦成像检测对比试验。试验结果表明,两种方法均能够有效检测出焊缝中心或热力影响区的横孔,但阵列超声全聚焦成像检测技术在信噪比和纵向分辨力方面更具优势,该技术的发展为航天领域复杂构件高精度、高分率、高可靠性检测难题的解决提供了新的思路和途径。

抛接定向越肩发射方案与控制技术研究

为提高具有直接侧向力装置的空空导弹越肩发射转弯能力,本文提出了一种新型转弯方案——抛接定向。首先分析了现有转弯方案的不足,提出抛接定向方案,并给出具体实施流程。之后针对抛接定向方案中的姿态控制问题,引入控制量反馈,基于相平面设计符合直接侧向力装置特性的控制律,并给出渐进稳定性证明。数字仿真结果表明所设计越肩方案能够有效提高空空导弹转弯性能。

基于自适应高阶滑模的直气复合控制律设计

对直接力/气动力复合控制导弹控制律设计问题做出了研究.建立了俯仰平面内姿态控制系统的数学模型,应用非线性理论分析模型,基于分析简化模型,建立了用于控制律设计的简化模型.利用自适应高阶滑模进行了虚拟控制量设计,考虑气动舵舵偏以及舵偏角速度的约束以及脉冲发动机的特点,建立二次规划最优化问题.利用有效集法实时分配虚拟控制量,获得气动舵以及脉冲发动机控制量.进行数字仿真验证控制律有效性,所设计控制律适应气动舵以及脉冲发动机特点,能对过载指令进行快速跟踪.

固体推进剂储存老化力学性能双因素方差分析

采用单轴拉伸实验方法研究了固体推进剂力学性能的变化,并对结果进行双因素方差分析。测试结果表明:随老化时间延长,推进剂的抗拉强度和伸长率呈下降趋势;温度越高,下降趋势越明显;70℃下,抗拉强度和伸长率下降幅度明显大于50、60℃时。双因素方差分析显示,老化时间、老化温度对抗拉强度、伸长率、断裂能均存在显著影响。与老化温度相比,老化时间对固体推进剂力学性能产生的影响更显著。

颗粒碰撞阻尼器特性仿真分析与试验验证

引入颗粒碰撞阻尼器的耗散功率效率和有效动态质量的概念。基于稳态能量流法和EDEM仿真介绍颗粒阻尼器耗散功率效率、有效动态质量和等效黏性阻尼系数的确定方法,并利用颗粒阻尼器和附带阻尼器的简支梁的谐和强迫振动试验,验证颗粒阻尼器的减振效率以及特性参数测定、EDEM仿真分析的正确性。基于EDEM仿真技术,研究颗粒群质量、颗粒填充间隙、激励频率和阻尼器振动位移等主要参数对颗粒阻尼器耗散功率效率的影响,并得到相应的主设计曲线,可供有关设计人员参考。

单脉冲雷达天线和差波束低副瓣设计

为满足单脉冲雷达超低空、抗干扰能力使用需求,提出了一种和差波束同时低副瓣的设计方法,采用基于二级子阵的和差网络设计,综合圆形阵面、和波束Taylor加权以及差波束密度加权技术,实现和、方位差、俯仰差波束低副瓣,降低大型相控阵天线馈电网络的复杂性和硬件成本。采用该方法实现波束宽度2°×2°的大型相控阵天线设计,实测结果表明,接收和波束副瓣电平<-28.9 dB,方位差波束副瓣电平<-20.4 dB,俯仰差波束副瓣电平<-23 dB。

基于正交多载波的导引头抗多目标干扰技术研究

针对末制导阶段寻的导引头无法在多目标环境下稳定跟踪单个目标造成最终脱靶的问题,分析了多目标干扰对导引头角度跟踪的影响;基于正交多载波技术提出了在同一时刻利用不同探测频点获得多个角度误差输出方程,提取出多目标未知参量,实现对单个目标精确跟踪的方法;通过仿真分析验证了该方法合理可行,分析成果可应用于制导系统,达到改善导引头末制导跟踪过程中跟踪精度的效果。

空射诱饵对导引头影响分析研究

针对导引头易受空射诱饵影响的问题,重点研究空射诱饵对导引头末制导的影响。依据空射诱饵干扰机理和导引头角误差生成模型,研究了空射诱饵对导引头角度跟踪影响的原理;通过改变空射诱饵数量和空射诱饵的间隔,依据典型弹道,分析了空射诱饵对导引头末制导指令生成的影响。研究成果一方面可用于空射诱饵的使用策略研究,另一方面可为导引头抵抗空射诱饵干扰提供理论支撑。

同时同频全双工数字快速自干扰抵消算法

针对同时同频全双工数字自干扰抵消算法迭代次数多、重建自干扰信号所需时间长、自干扰抵消能力不佳的问题,将快速横向递归最小二乘算法用于自适应干扰抵消。该算法根据信道环境的变化,实时调整重建滤波器的抽头系数,得到最优化的自干扰重建信号,用于同时同频全双工系统自干扰抵消。仿真结果表明:在相同干信比条件下,快速横向递归最小二乘算法的自干扰抵消能力和误码率均优于递归最小二乘算法和最小均方算法,且收敛速度最快,收敛后性能最稳定。

导弹海绵层适配器快速设计方法

研究了一种海绵层适配器的快速设计方法,在满足总体指标要求下可快速设计出符合约束条件的适配器结构参数。利用离散混合约束方法,将适配器的离散变量转化为连续变量;利用刚性梁简化导弹、非线性弹簧简化海绵层进行参数化建模;对拉格朗日乘子法进行改进,结合优化策略将约束优化问题转为无约束优化问题,对离散混合约束优化数学模型寻优,快速获得满足要求的适配器结构参数。优化后的结构尺寸能够使适配器前、中、后变形量近似相等,在导弹存储时不发生倾斜。该方法能够自动探测结构的优化解,设计师仅需从中挑选出与实际工况相似的结构尺寸进行设计,快速可靠。

基于双环滑模控制的直/气复合控制系统设计

直接力/气动力(简称直/气)复合控制导弹具有强干扰、强非线性及强耦合等特点,传统的姿态控制器难以适用于该种复杂干扰并存的情况。提出了基于双环滑模控制的直/气复合控制器。首先,采用有限时间收敛趋近律分别构造内、外环滑模控制器,并将角速度回路的滑模变量量化为直接力指令,以解决空气舵与姿控发动机之间的耦合问题;接着,使用非线性扩张状态观测器估计综合干扰,从而设计控制器补偿侧向喷流干扰及模型不确定性等综合干扰的影响;然后,基于李雅普诺夫方法证明了控制系统闭环稳定,分析了干扰补偿对控制器收敛域的影响;仿真表明,该方法跟踪速度快,动态过程平稳,具有较强的干扰抑制能力,具有很强的鲁棒性。