圆柱-双锥结合药型罩结构参数对侵彻性能的影响规律

为提高聚能破甲战斗部的毁伤能力,设计了一种圆柱-双锥结合药型罩。用数值模拟方法,通过对该药型罩的正交优化设计,研究了药型罩圆柱部直径d、高度h、上锥角α、下锥角β对射流头部速度和侵彻深度的影响。研究结果表明,上锥角和圆柱部直径分别是影响射流头部速度和侵彻深度的主要因素。因此,在优化设计中得到了兼顾射流速度和侵彻深度的最佳药型罩结构:d=8 mm、h=12 mm、α=36°和β=56°时,射流头部速度为8 667 m/s,侵彻深度达到173.7 mm。优化设计的研究结果具有一定的实际工程指导意义,可为聚能破甲战斗部的性能提升提供有效的设计方案。

高速冲击下金属橡胶动态力学特性研究

为探讨金属橡胶在高速冲击环境下的动态力学性能,制备了圆柱实心金属橡胶试件,使用分离式霍普金森压杆(SHPB)开展了金属橡胶的动态压缩试验。分析了金属橡胶动态应力-应变规律,探讨应变速率和弹簧卷外径对金属橡胶的动态弹性模量、动态峰值应力、能量吸收和理想能量吸收效率的影响规律。结果表明,动态应力-应变曲线分为弹性形变阶段、局部塑性变形阶段和破坏阶段,动态弹性模量和动态峰值应力均表现出典型的应变速率效应,且均随弹簧卷外径的增大而减小。此外,随着应变增大,能量吸收性能随应变速率增大而逐渐变好,随弹簧卷外径的减小而逐渐变好。理想吸能效率受应变速率影响很小,但随应变增大而逐渐增高并趋于饱和,其饱和值均大于0.75,弹簧卷外径为3 mm时,金属橡胶的理想吸能效率最优,其饱和值达到0.88,表明金属橡胶材料在高速冲击下有良好的吸能抗冲击作用。

不同组合式聚能战斗部对水下目标的毁伤研究

为研究不同组合药型罩聚能型鱼雷战斗部对含水复合结构的穿透性能,建立了聚能装药侵彻含水复合结构的数值计算模型,分析了射流成型过程和穿靶过程。结果表明:圆柱-球缺组合罩相比于其他2种组合药型罩对含水复合结构的穿透性能更好,对后效靶造成的穿深最大。圆柱-球缺组合罩形成的射流长度相比于其他2种组合药型罩分别长10.4%和28.9%,头部速度分别高20.6%和54.3%。侵彻含水复合结构时,圆柱-球缺组合罩形成的水下空腔、水介质径向扩展速度均最小,所以在侵彻含水复合结构后得以保留最大的剩余动能,从而对后效靶造成的穿深最大。合理匹配圆柱-球缺药型罩圆柱部直径d和高度h可提升其对含水复合结构的穿透能力,当d=22 mm、h=16 mm时,圆柱-球缺组合罩可对后效靶取得最大穿深411 mm。结论可为聚能型鱼雷战斗部的组合药型罩选择提供参考。

药型罩几何参数对新型聚能战斗部侵彻能力影响规律研究

为提升聚能装药战斗部的侵彻能力,提出了一种隔板-药型罩贴合式聚能装药结构。为探究药型罩结构参数对射流头部速度及射流侵彻能力的影响规律,采用LS-DYNA有限元软件对隔板-药型罩贴合式聚能装药结构进行数值模拟分析。研究结果表明:射流的极限侵彻深度随药型罩圆柱部宽度的增大先增高后降低,随药型罩圆柱部高度的增加而增高。在炸高为2.5倍装药直径的情况下,药型罩圆柱部高度为14 mm,圆柱部宽度为18 mm可以实现最优侵彻效果,对45#钢靶的极限侵深为478.1 mm,触靶速度可达13650 m/s。

药型罩结构对线型聚能装药侵彻性能影响的仿真研究

为研究药型罩结构对线型聚能装药的影响,采用有限元软件LS-DYNA对不同截顶高度的锥顶、平顶与圆顶结构的线型聚能装药侵彻45钢靶板的过程进行了仿真分析。结果表明:不同结构的线型药型罩对线型聚能装药射流的成形与侵彻性能造成较大影响;平顶结构线型聚能装药在截顶高度为16 mm时有最优侵彻性能,较锥顶结构最大侵彻深度提升6.3%;圆顶结构线型聚能装药在截顶高位为10 mm时有最优侵彻性能,较锥顶结构最大侵彻深度提升15.6%。

预制破片对2种姿态人体目标的毁伤效果研究

为能够精确地评估预制破片对人体目标的毁伤效果,对破片场的飞散过程进行数值模拟,利用Matlab编程提取破片相关信息,计算得到破片射击迹线,据此建立战斗部-人体目标交汇模型,确定每枚破片命中的人体部位,利用A-S准则计算出失能概率。将地面区域网格化,按照一定距离步长,改变人体模型位置,重复上述计算流程,得到每个网格位置处的失能概率,构成毁伤矩阵,通过毁伤矩阵计算得出有效毁伤面积。设置不同的战斗部落角、落速、炸高,研究预制破片对2种人体姿态的毁伤效果。结果表明:在落角0°~80°,采用蹲姿的毁伤面积减少了6%~16%,在落角大于40°,蹲姿的腿部及头部被击中数明显低于站姿;在落速100~700 m/s,相比于站姿,蹲姿的毁伤面积降低8%~11%,破片击中数也始终低于站姿;在炸高2~4.6 m,蹲姿的毁伤面积降低8%~20%,破片击中数始终低于站姿。在战场上,战斗人员采用蹲姿,一定程度上可以降低被破片击中的概率,降低战斗人员的失能概率,减少毁伤面积。

低载噪比突发扩频信号的快速捕获设计

突发扩频信号是卫星无线电测定业务的一种扩频调制信号,针对传统突发扩频信号,即入站信号,对快速捕获灵敏度要求越来越高的需求,提出了一种低载噪比突发扩频信号的快速捕获硬件设计实现方法。利用同步头加Walsh码基于快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)的突发扩频信号全并行处理的方法,入站信号快捕接收的积分时长能够达到15 ms,相较于传统的捕获算法,性能实现了约2 dB的提升。仿真验证及工程实现结果表明,该方案载噪比可达到37.5 dBHz,为未来全球化小型化通用化接收终端提供了改进方向。

基于空间特征融合的双路径图像去噪网络

深度卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)在图像去噪领域受到广泛关注。然而,随着网络深度的增加,大多数深度CNN会出现性能饱和、学习能力下降等问题。提出了一种结合局部和全局特征的双路径去噪网络,将两个不同结构的网络组合后构成一个双路径模型,增加网络的宽度,从而获得更多不同的特征。通过长路径连接融合全局和局部特征,增强层间相关性。注意力机制利用当前阶段引导前一阶段的输入,获得更多的特征。实验结果表明,我们提出的网络模型在Set12和BSD68两个数据集中的峰值信噪比(Peak Signal-to-Noise Ratio,PSNR)分别达到了32.95 dB和31.74dB。同时,主观视觉效果(如图像的边缘等细节)恢复得更好、更清晰。

联合空间位置信息的陆基高光谱图像目标检测算法

受空间分辨率与探测器水平的限制,传统的高光谱图像目标检测算法更侧重于基于光谱分析的定量化处理。近年来,随着地面与近地面成像平台以及光谱成像技术的发展,陆基高光谱图像实现了高空间分辨率与高光谱分辨率的统一。相比于高光谱遥感图像,陆基高光谱图像的空间分辨率更高,其目标具有细节丰富、尺度较大的特点,在目标检测任务中能够同时利用目标的几何形状信息与精细光谱信息。约束能量最小化(CEM)是一种经典的高光谱图像目标检测算法,这种算法很适合特定的成分占图像总方差比例很小的情况,能突出某种待测目标信息,压制背景信息,从而达到从图像中分离出待测目标的效果。然而,CEM对目标的尺度比较敏感,随着目标像元数目的增加,该算法的探测效果显著下降。导致这一问题产生的原因在于CEM是基于统计背景时不包括目标光谱信息这一假设的,但实际情况中难以预先剔除目标光谱信息,而是直接统计全域图像的每个像元的光谱来近似代替背景光谱。为了解决CEM在较大目标的检测任务中效果不佳的问题,改进该算法在陆基高光谱图像中的目标检测能力,提出了一种基于空间检测指导的CEM方法(SIG-CEM)。该方法首先将获取到的待测高光谱图像进行主成分分析,将第一主成分图像送入空间目标检测模型,利用检测结果得到的坐标信息对目标进行框定。而后在求取CEM中的自相关矩阵时去除框定区域内包含目标的像元,从而有效减少了对目标的抑制。分别利用公开的遥感高光谱图像与实测的陆基高光谱图像进行实验,实验结果表明:SIG-CEM算法能够避免传统CEM算法中目标信号作为背景信号参与运算而对探测结果的影响。在公开数据集的实验中,相比于其他传统的目标检测算法,SIG-CEM算法的AUC值达到了0.9737,有效提升了目标检测的精度;在实测陆基高光谱图像数据的实验中,SIG-CEM比CEM的AUC值平均提升了0.055。同时,实验在一定程度上验证了SIG-CEM算法针对不同类型的高光谱图像具有较强的鲁棒性与适用性。该研究提出了一种专门针对陆基高光谱图像的目标检测方法,推进了今后陆基高光谱图像在目标定位与识别方面的发展与应用。

基于有限元的制导火箭弹空气舵裂纹成因分析

针对制导火箭弹中空气舵表面出现裂纹的问题,进行有限元仿真分析。通过模拟固化过程的边界约束及固化压力载荷,得出的剪切应力较大位置与实际出现裂纹位置一致;复合材料成型过程中外部施加压力过大会导致空气舵金属芯网格位置与复合材料产生剪切压溃效应,增加结构残余应力,特别是舵芯根部等较薄的复合材料区域出现较大的剪切力时会导致在相应位置的舵面处出现穿透性裂纹;通过优化控制工艺参数能有效改进施压过大以及降温速率过快的情况进而预防表面裂纹的产生。结果表明,该分析为后续空气舵结构设计以及生产制造提供了指导参考。

某无人机系统作战效能评估研究

依据某无人机系统组成及用途,从情报侦察、指控通联、机动突防、多维防护和综合保障等方面,分析某无人机系统作战效能评估的影响要素,确定作战效能评估指标体系和评估流程;构建装备效能指标与试验科目的映射关系,生成某无人机系统作战效能试验科目;采取专家咨询法、层次分析法,确定了某无人机系统作战效能指标权重,而后采用模糊综合评价法建立了评价模型,最后运用线性加权和法,进行了情报侦察、指控通联、机动突防、多维防护和综合保障等单项效能评估,同时基于ADC模型,结合无人机系统的任务剖面和综合试验,进行了无人机系统的作战效能评估。采用专家咨询法、层次分析法和ADC评估模型等理论方法,对某无人机系统作战效能有效定量评估,可为优化无人机系统设计提供参考。

改进YOLOv5的钢材表面缺陷检测网络轻量化研究

在YOLOv5模型的基础上设计了一种改进的轻量化网络,能够快速准确地实现钢材表面缺陷检测。首先,使用基于梯度路径设计的ELAN结构,通过提高网络的学习能力来提高检测精度;其次,引入深度可分离卷积和Ghostv2模块减少模型体积和参数量;最后,利用SIOU边界框损失函数训练模型,使模型能够快速收敛并且精确回归。在NEU-DET上的实验结果表明,改进后的模型mAP值提升到77.0%,相较于原模型提高了5.3%,模型体积减少了42.1%,参数量减少了43.4%,检测速度也快了0.4 ms,实现了模型轻量化效果和检测精度的平衡,为后续在硬件终端上部署提供了一种可行方案。

热电池反应界面研究进展

电化学反应的前提是形成正负极与电解质的界面,由于热电池反应温度高,环境复杂,导致其界面状态难以表征。从界面角度出发,分别从负极-电解质界面、正极-电解质界面以及正极-加热药界面剖析了反应机理,并对当前的研究进展进行了综述,对未来的发展方向进行了展望。

面向无人机的无蜂窝系统资源优化算法研究

当蜂窝连接无人机(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)与地面用户(Ground User, GUE)共存时,彼此之间会产生严重的空地干扰。针对这一问题,在网络辅助全双工(Network Assisted Full Duplex, NAFD)无蜂窝大规模多输入多输出(Multiple Input Multiple Output, MIMO)系统中研究了一种资源优化方案,该方案具有协作能力且允许上下行传输同时进行,可以提升系统频谱效率(Spectral Efficiency, SE),但引入了交叉链路干扰。构建了一个同时最大化上行和SE(Sum SE,SSE)以及下行SSE的多目标优化问题(Multi-Objective Optimization Problem, MOOP),并提出了一种基于深度Q网络(Deep Q Network, DQN)的资源优化算法,通过联合优化接入点(Access Point, AP)的工作模式以及用户的传输功率,以较低复杂度提升系统全局SSE。仿真结果表明,所提算法能够在复杂约束条件下有效降低场景中性能较差用户的比例,相比于固定功率的传输方案有更高的系统SSE,间接性地缓解了UAV和GUE间的空地干扰问题,提升了系统整体性能。

信息化装备运行数据的采集和使用探讨

本文依据现代信息化装备技术特点,提出了一种装备状态在线检测记录及分析方法,在不影响装备使用的条件下,自动记录装备运行过程中的各类数据,并探讨了数据在装备管理及维修决策等方面的应用方法。

基于改进二进制蝙蝠算法的装备资源保障规划

针对联合作战环境下的装备资源精确保障协同规划问题,考虑以所有保障任务完成时间最短为目标,以保障任务的执行时序和资源需求、保障编组占用冲突,以及资源平台能力更新机制等复杂条件为约束,构建数学模型,提出了基于动态列表调度(Dynamic List Scheduling,DLS)和自适应进化变异二进制蝙蝠算法(Adaptive Mutation Binary Bat Algorithm,AMBBA)的混合装备资源协同保障规划方法。通过动态列表调度选择当前执行保障的任务,在二进制蝙蝠算法寻优中引入自适应学习因子以平衡全局搜索和局部搜索能力,通过在当前可用资源集中搜索最优解为选定任务分配资源,以复杂地域联合作战为例仿真并验证规划效果,结果显示,所提方法可对大规模装备资源协同分配保障问题进行精确高效求解。

异形热电池研究进展

传统热电池多以圆柱体为主,对于武器装备电源空间的限制很大,不利于满足武器装备小型化的需求。而随型设计是实现武器装备小型化的必要途径,为了提高热电池产品空间利用率,亟需开展异形单体的研究。从异形热电池的实现途径角度出发,从异形单层片冷压技术、薄膜电极技术和绝缘技术层面,对当前国内外的相关研究进行了梳理,并对未来的发展趋势进行了展望。

高压油管漏油问题的分析与研究

在柴油机的燃油供给系统中,高压油管是将喷油泵中的高压燃油输送至喷油器的通道。在柴油机运行过程中,受到柴油机点火间隔、喷油脉宽控制MAP以及喷油泵性能等多种因素的影响,高压油管始终处于脉冲高压的恶劣工作环境中,极易出现各类故障。本文以V型8缸单体泵供油系统柴油机的高压油管为研究对象,采用故障树分析(FTA)的方法,针对整车试验过程中出现的高压油管漏油故障,构建了相应的故障树。从高压油管的设计、生产工艺以及使用等三个方面,系统地分析了高压油管漏油故障的根本原因。通过在高压油管的工艺过程中增加清洗工序、烘干工序以及解剖检查工序,有效地解决了高压油管腐蚀漏油的问题,提升了柴油机的安全性和可靠性。

基于FPGA的高精度多通道信号源设计与实现

针对航天领域遥测系统设备地面测试阶段需要模拟多种信号,以完成地面模拟试验,设计了一种基于FPGA和千兆以太网的高精度多通道模拟信号源。该信号源以FPGA作为系统的核心控制器,通过千兆以太网接收上位机传输的指令来控制信号的输出,实现了65路0~5 V、10路0~28 V、8路-15 V~0 V可调直流模拟电压输出、2路TTE网口信号输出和16路RS422数字信号输出。该信号源结构设计简单合理,配套上位机能够对直流电压信号进行幅值设定和精度补偿,能够达到输出幅值精度优于0.01%,同时能够配置数字信号的帧格式和数据内容,能够兼容HDLC、PCM等多种数字协议。实验表明,系统能够实现所需信号的高精度可靠输出,并且具备极高的兼容性,目前,该信号源已经成功应用于某数据采编存储器的地面联试实验。

基于FPGA+DSP的光纤数据传输电路设计

随着信息传输技术的推陈出新和航天技术的更新迭代,系统内数据总量越来越大,带宽需求和速度要求越来越高。这对传输效率提出了更高的要求,传统传输方式已不满足高速数据传输要求的现状。而光纤传输凭借大容量、宽频带、抗干扰强等优势,使光纤数据传输电路成为重点研究课题之一。光纤数据传输电路属于外系统等效器项目的硬件平台,文中依据项目设计要求、电路试验需求和数据传输的研究现状,设计一种基于FPGA+DSP的光纤数据传输电路,符合FC⁃AE⁃1553光纤总线标准。各类模拟信号通过多模光纤、光接口转换器和光电模块向测量设备接收和发送信号,数据处理通过FPGA与DSP间异步通信EMIF总线进行实时交互。搭建电路测试平台对光纤数据传输电路各功能进行验证,实现外系统等效器的光信号传输和处理测试。结果表明:所设计电路工作稳定,向测量设备传输光信号满足2.5 Gb/s速率,没有出现漏采、漏传、重复采集、重复传输的现象。