高速旋转子母弹开舱高度自适应技术研究

针对高速旋转子母弹定时开舱后子弹药落点散布精度低的问题,提出一种修正开舱高度的自适应技术. 建立了高速旋转子母弹子弹药全弹道模型,针对母弹发射时的初速误差、射角误差及抛撒高度误差,利用计算机对子弹药落点精度进行了仿真分析. 结合分析结果提出一种基于开舱高度修正的母弹自适应技术以提高子弹药落点精度,并推导出适合高速旋转子母弹的开舱高度修正公式.      

子母弹对面目标的毁伤效能研究

针对目前高速发展起来的子弹药种类及对子母弹抛撒系统的技术要求,结合子母弹毁伤区域及目标区域特点,提出了有效面积比、目标覆盖率、饱和杀伤、系统毁伤效能等概念,建立一种新的子母弹对面目标毁伤效能评估准则,通过对子母弹弹道特征进行分析,建立了相应数学模型;提出的毁伤评估准则具有原理简单、运算量小,可操作性强、实用性高等优点,结合图形布尔运算可以对复杂面目标进行毁伤效能评估,从而提高了评估准确性,降低了毁伤评估难度,具有较高的工程使用价值,可作为子母弹毁伤面目标的通用评估方法.     

影响子母弹终端效应的关键参数及其搜索方法

为解决航空子母弹抛撒点抛撒高度、速度等参数设定问题,基于一种子弹单圈多段排布的航空子母弹模型,通过建立子弹的外弹道方程,研究它的地面散布并且寻找其散布规律；然后根据在实战中要求的所要摧毁的目标形状、面积,从子母弹作战效能角度出发,提出一种搜索算法,用该算法能搜索出覆盖目标范围所要求的子母弹的几种抛撒参数.仿真验证表明:该算法能够使子弹有效地覆盖目标,最大误差2.5％,提高了航空子母弹的作战效能.     

多用途子母弹对巡航导弹毁伤评估模型研究

为研究多用途子母弹对运动目标毁伤效能,建立了多用途子母弹对巡航导弹毁伤评估模型.该模型首先运用运动学原理,将多用途子母弹和巡航导弹在地面坐标系中的运动转化为在目标坐标系中的运动,运用爆炸学原理研究了多用途子母弹静爆炸威力特性,在此基础上建立了多用途子母弹对巡航导弹毁伤评估模型,并运用模型进行了仿真计算分析.该模型能为作战指挥员准确计算毁伤效能,确定弹药消耗和射击持续时间提供计算模型和依据.     

反导子母弹最佳射角方向角和开舱时刻的确定

为了使子母弹抛撒开的子弹散布范围可以覆盖来袭导弹,在分析来袭导弹和子母弹弹道轨迹的基础上,以开舱后子弹群中心点的脱靶量为优化目标,以母弹的射角和方向角为设计变量,建立了无约束优化数学模型。在MATLAB中使用fminsearch无约束优化程序求优,得到了脱靶量取到极小值时母弹的最佳射角和最佳方向角,并根据当弹目距离达到一定数值时母弹开舱的原则计算了母弹开舱的时刻。还研究了优化模型在不同发射时机时的求解情况。计算结果表明,在子母弹的各项参数和来袭目标轨迹给定的情况下,应用优化的方法可解出母弹发射的最佳射角和方向角。随着发射时机越来越晚,最佳射角越来越大,而最佳方向角越来越小。     

子弹药抛撒随机外弹道模型及其蒙特卡洛解法

为解决基于经典外弹道理论的子弹药抛撒外弹道模型计算准确性较差的问题,针对带伞及带飘带无控子弹药,并考虑各种随机因素对其落点的影响,建立了随机外弹道模型. 该模型中的随机微分方程组难以精确求解,采用蒙特卡洛方法进行近似求解. 将该模型用于实际子母弹研制中,对子弹药落点进行预测,并与应用经典外弹道模型计算进行比较. 结果表明,本模型的计算结果与实验结果吻合得更好.     

子母弹最佳抛撒半径与导弹精度关系研究

子母弹抛撒半径是评定子母弹打击效果的基础,而子母弹最佳抛撒半径与导弹精度密切相关,为了提高子母弹对目标的打击效果,需要确定子母弹最佳抛撒半径与导弹精度之间的确切关系.基于Monte Carlo模拟方法计算机场跑道失效率,分析了导弹精度和子母弹抛撒半径对跑道失效率的影响,运用黄金分割法求出不同导弹精度下的子母弹最佳抛撒半径,并用最小二乘法对导弹精度与子母弹最佳抛撒半径的函数关系进行拟合,通过比较得出二者近似为线性关系.     

障碍型弹药对飞行甲板的封锁效能分析方法

基于对航母飞行甲板进行封锁作战的思想,开展了具有杀爆功能的障碍型子弹药对飞行甲板目标的封锁效能分析. 对于封锁效能的分析归结于终点空间封锁概率. 首先根据飞行甲板的功能和舰载机起飞作战流程,将甲板划分为保障起飞功能的3个特征功能区域:起飞区、调动区和停机区,并分别建立了其起飞功能失效的封锁判据,并且在飞行甲板坐标系中给出了封锁各功能区子弹药的有效障碍点区域确定方法;其次运用蒙特卡洛法模拟子弹药的落点,并利用矩阵仿真等方法给出了各个区域封锁概率的计算式;然后给出了具有杀爆功能的障碍型子弹药对航母飞行甲板的空间封锁概率的计算式.     

跨声速下子母弹囊式抛撒干扰特性

为分析子母弹囊式抛撒分离过程中气囊破裂后燃气冲击对子弹药动力学特性的影响,通过编译气动耦合求解程序并结合试验研究建立了囊式动态抛撒三维动力学计算模型,分别对0.8Ma,1.2Ma,3.0Ma三种典型马赫数下子母弹囊式抛撒分离干扰过程进行了数值模拟。在此基础上引入了基于目标边界体积的边界网格自适应方法,提高数值模拟对流动分离特性的捕捉和分辨能力。研究结果表明:燃气干扰主要存在于分离初始阶段,随着分离马赫数的增加在来流及激波的强干扰下其作用效果逐渐减弱。燃气干扰的存在对弹体初始分离角速度具有较大影响,在0.8Ma,1.2Ma,3.0Ma分离马赫数下其造成的初始扰动时间分别为12,10,5ms,干扰结束后由于燃气的初始扰动使得弹体角速度值分别增加了54%,97%,3%。      

子弹药抛撒时序对机载布撒器姿态的影响

针对子弹药定序抛撒方式,在建立子弹药时序抛撒动力学方程的基础上,基于子弹药定序抛撒时序序列的概念,研究分析了抛撒过程中子弹药抛撒时序变化对布撒器姿态的影响,进而提出了对子弹药时序抛撒系统设计的初步要求,可为机载布撒器子弹药抛撒系统设计提供参考.     

嵌入式封锁子弹药设计方法研究

为解决封锁航母甲板用嵌入式子弹药的设计问题,以子弹药使用平台为约束条件,采用毁伤概率计算分析方法,获得了子弹药数目与单枚子弹药基本结构的匹配关系,采用有限元数值模拟分析方法,获得了子弹药的具体结构.研究结果表明,设计的子弹药结构可实现嵌入航母飞行甲板的战术功能,封锁航母飞行甲板,摧毁其战机投放能力.     

基于量子粒子群算法的惯性保险机构优化设计

针对子母弹子弹引信的工作特点,根据引信设计要求和引信安全性设计准则,提出了一种新型的引信惯性保险机构. 建立了引信惯性保险机构的数学模型,并利用量子粒子群算法对其设计参数进行了优化. 通过运动学仿真模拟试验表明,引信惯性保险机构可以正常工作,验证了其设计原理的正确性.     

Transitional phenomenon of particle dispersion in gas-solid two-phase flows

Without using any turbulent model, direct numerical simulation of a three-dimensional gas-solid two-phase turbulent jet was performed by finite volume method. The effects on dispersion of particles with different Stokes numbers by the transitional behavior of turbulent structures were investigated. To produce high-resolution results and reduce the computation and storage, the fractional-step projection algorithm was used to solve the governing equations of gas phase fluid. The low-storage, three-order Runge-Kutta scheme was used for time integration. The governing equations of particles were solved in the Lagrangian framework. These numerical schemes were validated by the good agreement be-tween the statistical results of flow field and the related experimental data. In the study of particle dis-persion, it was found that the effects on particle dispersion by the spanwise vortex structures were prominent. The new behaviors of particle dispersion were also observed during the evolution of the flow field, i.e. the transitional phenomenon of particle dispersion occurs for the particles with small and intermediate Stokes numbers.     

爆炸碎片抛射速度及飞行轨迹分析方法

通过对爆炸碎片生成特点及飞行规律的分析,建立了爆炸碎片速度及飞行轨迹分析方法。根据爆生产物膨胀做功原理及多方过程状态方程,推导了爆炸碎片抛射初速度计算公式;在爆炸碎片进行抛射飞行阶段后,根据碎片在重力及空气阻力作用下加速度变化规律,通过对飞行过程中加速度方程的推导及边界条件的确定,确定了爆炸碎片飞行轨迹及飞行速度的分析过程。该方法能够分析得到爆炸碎片影响范围、破坏性等相关信息,进而可以为定量分析爆炸碎片诱发多米诺效应奠定基础。     

正交投影矩阵的一个求法

正交投影变换及其矩阵在信号处理问题中有着广泛应用，因此对正交投影及其矩阵进行了研究，给出了酉空间C到其子空间的正交投影。在某基下的特殊矩阵表现形式。     

基于数字投影仪的三维轮廓检测系统

通过对DLP(digital lighting process)数字光处理器投影仪的原理分析,建立了基于透视变换的投影仪原理模型.模型中建立了投影点与空间投影直线的关系,得到光栅平面在空间中的表达式,在此基础上设计编码光栅对空间进行划分.由于编码光栅是一系列的矩形光栅,所以通过编码光栅不同的排列组合对空间进行编码划分,确定空间中每一个光栅面的次序.再由测量系统的空间几何结构关系,得到被测物体表面点的三维坐标,实现了基于数字投影仪的物体表面三维信息测量.实验证明,利用数字光处理器投影仪可以方便地实现编码模式,基于本方法的三维轮廓检测系统结构简单,适合于各种高度变化的物体,可以快速、方便地进行三维信息重构.     

求解自由边界问题的自适应投影方法

对一类自由边界问题,提出了基于线性互补问题的自适应投影算法.采用有限差分格式将自由边界问题离散为一个线性互补问题,然后用自适应投影迭代算法求其数值解,该方法在迭代过程中自动调整参数,达到加快收敛速度的目的,每一步迭代只需要求解一个线性方程组.给出了具体算法过程,并利用投影性质得到了它们的收敛性分析.最后用数值算例对算法验证,与已有的算法比较,结果表明:参数对自适应投影算法影响较小,该方法收敛速度更快.     

一类二次投影算法的扰动分析

针对变分不等式的投影算法的一大特点是需要通过将当前迭代点投影到一个闭凸集上来产生下一步迭代点,从数值计算角度求到精确的投影几乎是不可能的,因此需要考虑当投影不能求到精确解时,对算法所产生的迭代序列的收敛性有什么影响.在经典的二次投影算法框架下,对其中的投影加以扰动,证明扰动项在小范围内变化时,经扰动后的二次投影算法仍然收敛.