高超声速滑翔式升力体外形设计与优化

针对高超声速飞行器外形参数多、气动布局设计复杂的问题,基于类型函数/形状函数变换技术和幂函数表达方法,采用6个控制参数设计了一种便于分析与设计的升力体构型。通过正交试验分析了各参数对升力体容积率和升阻比的影响,得到了对性能影响较大的参数,并发现几乎所有的控制参数对容积率和升阻比的影响趋势都是相反的,进而以纵向稳定性和容积为约束条件,对升阻比和容积率进行多目标优化。结果表明,基于Kriging代理模型技术的多目标优化方法计算效率高,得到的优化前缘均匀,典型优化结果的容积率和升阻比较基本外形分别提高17.31%和11.94%,并且由于代理模型构建时采用了改进的EI加点策略,优化结果的误差能达到4%以内,完全满足初步设计的要求。另外研究了边缘钝化对优化设计结果的影响,边缘钝化能显著减小升阻比,钝化半径越大升阻比越小。而且当仅考虑气动力特性时,基于尖锐前缘外形得到的优化结果能直接外推到钝化条件下。     

螺旋桨缠绕物切割装置对螺旋桨水动力性能影响

将螺旋桨缠绕物切割装置与螺旋桨作为组合推进器,并运用基于RANS方程的多参考系模型计算了加装切割装置对螺旋桨水动力性能的影响。计算结果表明,加装的切割装置对螺旋桨的敞水性能影响较小,在±2%左右;切割装置对螺旋桨叶面压力的影响在半径较小的叶切面上比半径较大的叶切面上明显;各叶切面上导边受到的影响最大。从总体上看,增加切割装置不足以对螺旋桨的空泡性能和噪声性能造成明显的影响。     

基于气动-弹道一体化模型的飞行器外形优化设计

为提升飞行器气动外形优化设计效果,研究了新型飞行器在大空域、宽速域范围的气动适应性问题,提出一种基于气动-弹道一体化模型的外形优化设计方法。通过考虑气动和弹道的耦合作用,综合利用类型函数/形状函数转换技术、气动工程估算方法和Radau伪谱法,建立飞行器气动-弹道一体化模型。基于该模型,通过明确优化目标和约束条件,给出基于Kriging的气动外形优化方法,实现在多参数约束条件下的飞行器气动外形高效全局优化。以升力体构型飞行器为例,开展气动外形优化设计,结果表明该方法能较好地描述大空域、宽速域的气动和弹道特征,有效提升飞行器气动外形设计精度和水平,可为新型飞行器总体设计提供技术支撑。     

大姿控力矩复合控制导弹制导控制一体化设计

针对高速机动目标拦截过程中存在目标机动信息未知等问题,提出一种结合有限时间收敛的非线性干扰观测器与动态面反步设计的复合控制导弹制导控制一体化设计方法。首先,建立了姿控模式复合控制导弹制导控制一体化模型,采用有限时间收敛的非线性干扰观测器估计目标加速度信息、建模误差以及气动参数不确定等信息。其次,基于动态面的反步法设计了一体化控制律,避免了传统反步法的"微分爆炸"问题。最后,采用Lyapunov理论分析了闭环系统的稳定性。数学仿真结果验证了所设计的复合控制导弹制导控制一体化算法的正确性和有效性。     

新型两栖军械装备加装探深装置研究

新型两栖军械装备在水上浮渡行驶过程中,为提高航行速度,减小车体阻力,在设计过程中加装一套高度可调式悬挂装置,该装置较好地解决了减小阻力、提高航速的问题。但是安装有可调式悬挂装置的两栖军械装备在抢滩登陆过程中,在陆地悬挂装置放下的操作时机问题,一直是困扰驾驶员的技术难题。悬挂装置将陆地行动部分放下过早会直接影响冲击过程中水上航行的速度,过晚会导致两栖装甲装备搁浅。     

基于不确定性的末制导初始参数优化设计方法

为量化无动力滑翔飞行器末制导初始参数不确定性的综合影响,提升飞行器落点精度,提出基于不确定性的末制导初始参数优化设计方法。面向飞行器末端高动态打击需求,采用落角约束下的滑模变结构导引律进行实时弹道成型,进而考虑末制导初始参数的不确定性。以落点有效毁伤半径概率和落点圆概率偏差为多优化目标,建立基于不确定性的末制导初始参数及制导律参数优化模型。针对这一不确定性优化模型,研究利用高效全局优化和蒙特卡洛方法,给出末制导初始参数及制导律参数的最优设计方案。仿真结果表明:该方法能显著提升落点精度,为方案设计阶段飞行器末制导交接点的选取提供决策支持。     

火炮动态后坐装置有限元分析与优化

活塞缸是火炮动态后坐装置中的关键部件,其结构强度设计是整个实验装置强度设计的核心。利用I-DEAS软件,在对其进行实体建模和有限元网格划分的基础上,计算了活塞缸整体的应力应变值,得到了活塞缸工作时的应力应变图,并对其结构中应力状况恶劣的部位进行了结构优化。     

混合型APFSDS弹托参数优化

本文对混合型ＡＰＦＳＤＳ弹托的部队参数进行了单目标和双目标经设计,优化后的本攻角及攻角速度均有所减小。文中得出的一些结论对脱壳弹的研制设计者有一定参考价值。     

对目标打击概率的数学模型及分析

通过分析识别跟踪攻击目标的过程,建立了攻击目标打击概率的数学模型和基本算法,通过计算机采用蒙特卡罗法模拟计算了不同条件下对目标的打击概率,以此研究影响打击概率的因素.计算结果表明,武器系统的作战半径和威力半径两个因素对打击概率影响较大,误差因素在一定范围内影响较小,各参数之间存在优化匹配的空间.     

基于输入特性分析的光电跟踪内模控制设计

内模控制是一种基于对象教学模型进行控制器设计的新型控制策略,其设计思路是将对象模型与实际对象相并联,控制器逼近模型的动态逆.根据内模控制原理及光电跟踪系统参考输入及扰动输入特性,设计了一种新型位置控制器.并分析了IMC跟踪控制器的零稳念偏差及抗干扰性能.从仿真结果看,与常规PID控制相比,内模控制器参数调整简单、跟踪性能良好.特别是在针对目标突然机动的情况下.IMC控制器具有良好的稳态误差重构能力,即能迅速收敛到稳态误差.根据仿真结果数据统计,系统跟踪误差的均方根可减小到0.5 tarad,表明该控制器能够提高系统的跟踪精度,为高性能光电跟踪系统提供了一种新的控制策略.     

回转形薄壁零件砂带磨削的参数选择及精度控制

通过实验分析了带轮磨削过程中切削力和切削深度之间的关系,从提高切削效率和强度出发,选择优化切削参数,建立了切削参数数学模型;提出了控制回转形薄壁零件磨削精度的加工方法     

典型线性火工分离装置作用过程数值模拟及试验研究

针对目前线性火工分离装置的优化设计主要依靠试验验证,成本高且设计优化迭代慢的问题,采用任意拉格朗日-欧拉方法建立典型线性火工分离装置的数值模型。通过火工分离试验和光子多普勒测速试验对上述数值模型进行验证,发现该数值模型具有较好的精度。使用该模型研究上述火工分离装置分离瞬态过程的力学机理,并定量分析多种因素对分离装置重点部位等效塑性应变等关键特征量的影响。研究发现,芯药线密度、分离板削弱槽底部的圆角半径对分离装置的作用过程有重大影响。此外,保护罩材质、削弱槽开口角度、分离板槽结构尺寸等因素对分离过程也有一定影响,但其影响相对较小。研究结果可以为典型线性火工分离装置的优化设计提供基础。     

遗传算法在动力学优化中的应用

根据动力学优化设计问题的特点,并利用复合形法对一般遗传算法进行了改进,在此基础上提出了一种新的动力学优化设计方法。数值分析结果表明,该方法结果正确,算法简洁。     

电控增压泵高速电磁阀电磁力预测模型构建

为科学预测超高压共轨系统电控增压泵高速电磁阀的电磁力性能,采用响应面法构建电磁力预测模型,实现其性能的高效预测与优化。建立电控增压泵高速电磁阀的三维有限元仿真模型,并通过试验进行了验证。基于试验设计思想,选取驱动电流、工作气隙、衔铁厚度、线圈匝数、主磁极半径、阻尼孔半径这些关键因素,通过响应面法制定了54组样本点的电磁力数值试验研究方案,构建电磁力预测模型,经过R检验,且仿真试验验证电磁力预测模型最大误差为1.3%,表明该模型能够准确预测电控增压泵高速电磁阀电磁力,为超高压共轨系统控制系统设计及优化提供理论依据。     

硬脆材料的缓进给半塑性化磨削

分析了用缓进给方法实现硬脆材料半塑性化磨削的机理，提出了衡量半塑性化磨削效果的破碎率指标，介绍了实验方法和实验结果，对实验结果进行了分析比较。实验结果表明，在普通磨床上可实现硬脆材料的半塑性化磨削，采用缓进给磨削方法可以显著地提高半塑性化磨削的效果。     

Influence of shaped charge structure parameters on the formation of linear explosively formed projectiles

The research of LEFP (linear explosive forming projectile) is of great value to the development of new warhead due to its excellent performance. To further improve the damage ability of the shaped charge warhead, a special shell overhanging structure was designed to increase the charge based on the traditional spherical charge, in which case the crushing energy of LEFP could be guaranteed. LS-DYNA was used to simulate different charge structures obtained by changing the number of detonation points, the length of shell platform, the radius of curvature and the thickness of liner. The RSM (response surface model) between the molding parameters of LEFP and the structural parameters of charge was established. Based on RSM model, the structure of shaped charge was optimized by using multi-objective genetic algorithm. Meanwhile, the formation process of jet was analyzed by pulsed X-ray photography. The results show that the velocity, length-diameter ratio and specific kinetic energy of the LEFP were closely related to the structural parameters of the shaped charge. After the optimization of charge structure, the forming effect and penetration ability of LEPP had been significantly improved. The experimental data of jet velocity and length were consistent with the numerical results, which verifies the reliability of the numerical results.     

基于遗传算法的涡轮增压器叶轮优化设计

提出了一种基于遗传优化理论的涡轮增压器叶轮的优化设计方法,论述了以涡轮增压器叶轮能量损失最小为目标函数,以叶轮叶片进口角、进口直径、进口宽度、出口直径、叶片数、出口角为设计变量的涡轮增压器叶轮的优化设计模型及优化计算的方法,数值计算表明,这种算法可以方便地求得具有最小涡轮损失的涡轮叶形参数.     

Integrated guidance and control of guided projectile with multiple constraints based on fuzzy adaptive and dynamic surface

Based on fuzzy adaptive and dynamic surface (FADS), an integrated guidance and control (IGC) approach was proposed for large caliber naval gun guided projectile, which was robust to target maneuver, canard dynamic characteristics, and multiple constraints, such as impact angle, limited measurement of line of sight (LOS) angle rate and nonlinear saturation of canard deflection. Initially, a strict feedback cascade model of IGC in longitudinal plane was established, and extended state observer (ESO) was designed to estimate LOS angle rate and uncertain disturbances with unknown boundary inside and outside of system, including aerodynamic parameters perturbation, target maneuver and model errors. Secondly, aiming at zeroing LOS angle tracking error and LOS angle rate in finite time, a nonsingular terminal sliding mode (NTSM) was designed with adaptive exponential reaching law. Furthermore, combining with dynamic surface, which prevented the complex differential of virtual control laws, the fuzzy adaptive systems were designed to approximate observation errors of uncertain disturbances and to reduce chatter of control law. Finally, the adaptive Nussbaum gain function was introduced to compensate nonlinear saturation of canard deflection. The LOS angle tracking error and LOS angle rate were convergent in finite time and whole system states were uniform ultimately bounded, rigorously proven by Lyapunov stability theory. Hardware-in-the-loop simulation (HILS) and digital simulation experiments both showed FADS provided guided projectile with good guidance performance while striking targets with different maneuvering forms.