电磁发射系统研究现状及应用展望

电磁发射系统作为一种新型发射装置,具有发射速度高、动能大、可控性好、能量转化效率高等特点。通过对电磁发射系统研发历史和当前进展的梳理,反映了其技术难点和未来趋势。根据电磁发射系统的原理结构和使用场景,总结了其在轨道发射、线圈发射和电磁弹射等典型应用方面的技术原理和优缺点,进一步提炼了能量存储、动力调节、发射装置、顶层控制和新复合材料五个方面关键技术,并分别介绍了国内外学者在锂电池/超级电容/超导磁储能等储能新技术、多级拓扑下脉冲电源开关控制、电磁轨道炮和电磁线圈炮发射装置寿命分析、电磁发射状态监测/故障诊断预测以及复合新材料等方面研究的最新进展。在此基础上,概括了民用飞机电磁发射、多目标任务电磁发射、感应式线圈枪、火箭卫星发射、电磁弹射微重力环境落塔等应用场景的研究进展和应用效益,以期为电磁发射系统的研制设计提供参考。     

无人机电磁弹射器效能分析

无人机电磁弹射器是一个由多子系统构成的装备,且各部分之间联系紧密,并不同程度的影响着整体效能。为了确定各组成部分与电磁弹射器效能的影响关系,对其进行系统评价,将系统的整体效能分解为几种典型的效能指标,并采用关联矩阵法(RMA)对由弹射器子系统和效能指标构成的评价体系进行分析。明确了电磁弹射器各部分对系统效能的影响程度,并给出了提高电磁弹射器效能指标的几点建议。     

电磁发射系统以太网拓扑结构建模优化

拓扑结构优化模型是网络中的一类重要模型,可以有效地优化系统整体链路性能。针对电磁发射系统以太网拓扑结构中部分节点和链路的负载过大,一旦发生堵塞,将会影响网络中关键链路性能的问题,建立网络拓扑结构优化的多目标规划模型,并提出一套基于基因环操作的遗传算法对其进行求解,通过仿真得出最优的网络拓扑结构。根据仿真结果修改实际网络节点默认配置参数,结果显示该模型和算法能有效均衡负载,降低网络冲突率,且不需要改变电磁发射系统以太网的物理链路,不会增加额外成本,对电磁发射类系统具有普适性的意义。     

电磁发射系统改进FAHP-神经网络健康评估方法

准确定量评估电磁发射系统发射前的健康状态意义重大。针对模糊层次分析方法(Fuzzy Analytic Hierarchy Process, FAHP)在评估电磁发射系统串行结构同级元素健康值时存在较大偏差,且无法适用系统非线性变权重需求的缺陷,提出改进FAHP-神经网络方法。通过在计算同级元素健康指数时构造能够满足串行结构健康评估的非线性函数进行计算,并在数学上证明该方法的有效性;通过引入神经网络系统,在已有的系统先验信息和测量数据的基础上训练模型解决系统健康评估非线性变权重需求。基于电磁发射系统脉冲成形网络系统建立健康评估模型,开展评估试验。结果表明,提出的方法健康评估精度较高,在各种系统健康状态下,评估结果均符合系统实际的健康状况;对比传统的FAHP,提出的改进方法评估精度大幅提升,且在评估试验中没有出现故障误报和漏报的情况,从而验证了提出方法的可行性和工程实用价值。     

轻小型脉冲电源驱动的电磁发射系统建模

针对脉冲电容器储能密度过低的问题,首先提出了一种基于轻小型脉冲电源(补偿脉冲发电机)驱动的电磁发射系统设计方案;然后,在分析了系统的基本原理的基础上,分别从电路模型、运动学模型出发建立了该电磁发射系统的数学模型;最后,通过算例进行了计算分析,其结果验证了系统数学模型的正确性,也表明以补偿脉冲发电机作为电磁轨道炮的脉冲电源是可行的。     

分布式电子干扰系统干扰效能分析与仿真

建立干扰条件下雷达探测威力模型,通过仿真分析了单干扰机和多干扰机条件下单部雷达探测威力范围.在此基础上,对干扰机连续布阵与间断布阵,在远、近的不同干扰距离上进行仿真,验证了实施空中分布式电子干扰能够形成干扰掩护通道的设想.     

分布式干扰下雷达组网探测效能分析

针对雷达和干扰机两种重要组网体系的战术对抗应用,采用等效噪声功率谱密度表征干扰特性,推导出多干扰源下的雷达探测距离方程;并提出了区域网格融合算法,实现了分布式干扰下雷达网不规则探测区域绘制;对于评估雷达网作战效能具有重要工程应用价值。     

水下垂直电磁发射系统水动力解析模型建模研究

为了更好地研究水下垂直电磁发射系统装置在水下工作的特点,首先推导了描述系统控制体运动状态的动力学方程和连续性方程;然后,分析了流体控制体间流量计算及窄缝隙泄漏量计算等关键问题的研究方法,构建了能够模拟装置水动力特性的水动力解析模型.研究表明:通过水动力解析模型仿真得到的在电磁力作用下动子的运动轨迹和装置关键环节的压强,...     

基于蚁群神经网络的发射系统故障诊断

发射系统是地空导弹武器系统的重要组成部分,研究发射系统的故障诊断,可提高地空导弹武器系统的作战效能和部队的快速反应能力。BP神经网络在故障诊断方面收敛速度慢、易于陷入局部极小点。为解决上述问题,以液压系统的柱塞泵为例,提出一种蚁群算法改进BP神经网络的故障诊断的方法,优化神经网络的权值和阈值,使网络具有全局兼局部寻优能力。实验结果表明,蚁群神经网络比BP神经网络收敛速度快,运算效率高,识别能力强,并且提高了诊断的准确性和可靠性,是一种有效可行的故障诊断方法,具有良好的应用效果。     

基于层次分析法复杂电磁环境下防空效能评估

针对复杂电磁环境下防空作战中的电子装备的效能使用情况,利用层次分析法对其进行了研究和探讨.构建了系统的层次分析法效能评估模型,评估指标体系,对各层指标相对权重、底层指标量化隶属度进行了计算,并通过实例验证方法的实用性和可行性.最后,对今后使用的方法进行了展望.     

电磁轨道发射器动态发射过程的数值模拟

针对电磁轨道发射器动态发射过程的数值模拟问题,基于矢量磁位A和时间积分标量电位V,采用节点单元法,并选择运动坐标系描述运动问题,推导出动态发射下的电磁轨道发射器三维涡流场有限元离散方程。结合温度场控制方程,建立电磁轨道发射器的三维电磁-温度耦合有限元模型。针对一个电磁轨道发射器动态发射问题,对模型进行数值模拟,得到了动态发射下轨道及电枢的温度场分布特点及发射器电感梯度随时间的变化规律。计算结果表明,模型计算出的脉冲电流峰值、出口电流大小、出口速度等参数均与试验结果吻合较好,验证了所开发的有限元程序代码的正确性。     

液动冲压发射系统发射过程仿真分析

为了研究液动冲压发射系统的工作特点,分别建立了该发射系统的主要组件如蓄压器、发射阀、冲压器的数学模型。在此基础上,进行了整个液动冲压发射系统发射过程的仿真计算,并对仿真结果进行了分析。结果表明:所建立的数学模型正确,基本反映了发射过程中的各主要部件的动态特性。这些模型不仅可用于分析液动冲压发射系统的工作特性,还可为该系统的总体论证与关键部件的设计提供理论依据。     

采用无线携能技术的中继辅助CR-NOMA系统能效分析

针对现有关于认知无线电非正交多址接入网络的研究中终端电池容量有限和能源利用率低的缺点,采用了中继辅助用户进行传输,并且引入无线信息和能量同时传输的方式。在用户服务质量和最小能量捕获的约束条件下推导了次用户传输能效表达式,通过分式规划方法把非凸的目标函数转化为优化中继发射功率、中继功率分配和接收端功率分配三个凸的单目标问题,并分别用函数单调性、黄金分割算法、拉格朗日对偶算法和多目标联合优化算法进行优化,求得了全局最优解,使次用户系统传输能效最大化。对所采用的算法复杂度进行分析,仿真结果表明:与传统的正交多址接入方案相比较,在提高系统频谱利用率的同时,次用户传输能效有47%的提高。     

一种新的导弹发射技术辅助决策系统架构

导弹武器系统特有的作战特点,以及专家知识的不完备性,使得传统的辅助决策系统难以在短时间内作出准确、有效的决策。因此,提出一种新的导弹发射技术辅助决策系统的总体结构及实现相应功能的模型,即采用BP神经网络-遗传算法(GA)实现辅助决策,基于有向图实现故障诊断,通过决策融合生成图形决策方案,缩短了决策时间,提高了决策的有效性。     

基于同心筒结构的共架发射系统武器发射空域协调方法

为保证舰艇和武器系统安全,针对多武器共架发射时的发射协调问题,提出了空域协调的方法。首先,定义了空域协调的概念,分析了燃气排导、初始飞行弹道交叉对空域协调的影响;然后,通过判断发射活动、隔舱距离排序、隔舱属性赋值、判断隔舱相邻及弹道交叉等影响因素提出了空域协调的具体步骤;最后,对空域协调方法进行了算例验证。结果表明:通过空域上合理地选择武器(弹位)可以有效避免共架武器发射时产生干涉,保证系统安全。该方法对解决多类型舰载武器发射协调问题有借鉴意义。     

舰载装备系统效费权衡分析

借助于趋势分析法进行效费权衡 ,分析了装备系统效能和费用随性能指标变化的发展趋势 ,确定了性能指标的变化对效能与费用的影响大小 ,进而可为装备的研制发展提供有价值的权衡依据 .     

导弹发射车抗毁伤能力分析与评估技术研究综述

现代战争日趋透明给导弹发射车战场生存带来了严峻挑战。围绕发射车的抗毁伤能力分析和评估技术,分析了发射车面临的毁伤威胁和毁伤作用机理,从抗毁伤能力评估应用的角度阐述了冲击波、动能、热和电磁四种毁伤类型的研究现状,提出了不同毁伤类型在抗毁伤能力分析和评估中的应用方向;基于易损性分析空间理论,总结了装备易损性分析的发展历程,认为从物理空间到性能空间的逻辑传递关系是现阶段发射车易损性分析的核心所在,并从物理判据、性能判据和分级标准介绍了易损性判据的研究动态,提出了发射车易损性判据的关键;明确阐述了发射车抗毁伤能力的研究概念和分析方法面临的主要问题,研究结论可以为导弹发射车抗毁伤能力分析和评估相关研究提供参考。     

混合隔振系统中电磁作动器的优化设计

由于混合隔振系统中的电磁作动器对电磁力、体积重量、损耗等指标有着严格的限制,因此电磁作动器的优化设计显得十分重要。为此,提出了电磁作动器系统参数(包括几何尺寸参数和电参数)的优化设计方法,推导了电磁作动器总损耗与系统参数间的关系。通过有限元分析软件ANSYS中的优化设计模块,使用ANSYS参数化设计语言建立了在保证电磁力及体积限制条件下,以总损耗最小为目标函数的三维参数化分析模型,多次循环迭代求解后得到了较为优化的系统参数。仿真及实验结果表明:按照该方法设计的电磁作动器能够满足各项设计指标要求,且性能比其他参数下更为优化。