动能拦截弹弹目碰撞概率仿真建模技术

针对目前研究反导拦截的主要方式——直接碰撞杀伤技术,提出了一种动能拦截弹弹目碰撞计算模型用以进行动能拦截弹与目标碰撞的概率计算,拦截弹碰撞目标的要害部位分析以及不同交会姿态对碰撞概率的影响分析.此模型是直接动能杀伤目标毁伤评估建模的基础,也可用于对拦截弹最佳碰撞方式的研究等方面.     

制导精度对弹道导弹动能拦截效果的影响分析

本文首先从碰撞几何关系角度建立了直接碰撞毁伤来袭弹头内所有子弹头的碰撞毁伤模型,并得出了碰撞弹坑需求;其次从碰撞能量角度建立了直接碰撞产生的动能与对弹头造成侵彻弹坑的关系。通过仿真计算,得到了碰撞精度与弹目交汇速度、KKV的质量和体积之间的关系,可为KKV的设计提供参考。     

Damage accumulation and probability of kill for gun and target engagements

Determination of the gunfire probability of kill against a target requires two parameters to be taken into consideration: the likelihood of hitting the target (susceptibility) and the conditional probability of kill given a hit (vulnerability). Two commonly used methods for calculating the latter probability are (1) treating each hit upon the target independently, and (2) setting an exact number of hits to obtain a target kill. Each of these methods contains an implicit assumption about the probability distribution of the number of hits‐to‐kill. Method (1) assumes that the most likely kill scenario occurs with exactly one hit, whereas (2) implies that achieving a precise number of hits always results in a kill. These methods can produce significant differences in the predicted gun effectiveness, even if the mean number of hits‐to‐kill for each distribution is the same. We therefore introduce a new modeling approach with a more general distribution for the number of hits‐to‐kill. The approach is configurable to various classes of damage mechanism and is able to match both methods (1) and (2) with a suitable choice of parameter. We use this new approach to explore the influence of various damage accumulation models on the predicted effectiveness of weapon‐target engagements.     

飞艇-绳索-子弹系留动力学研究

针对高空飞艇投放试验平台,采用多刚体系统Kane法建立了飞艇-绳索-子弹的开链式多刚体动力学模型,针对末修子弹系留试验中的关键动力学问题,分析研究了飞艇-子弹耦合系统的动力学特性.高空投放试验验证了动力学模型的有效性和正确性,该模型也可推广于其他绳索动力学系统.     

自旋稳定动能拦截器轨控发动机推力控制

提出了大气层外自旋稳定式动能拦截器的一种典型轨控发动机阵列布局.在分析小发动机工作的各种约束条件的基础上,推导了发动机推力角度、推力大小和冲量效率的计算公式,提出了发动机工作的控制方法.在各种初始条件下进行拦截仿真,所得的脱靶量均在0.3 m以内,可视为直接碰撞命中目标.同时通过仿真分析了冲量效率与自旋速度、发动机工作时间、每圈发动机个数的关系.     

子母式战术导弹子弹散布场的Monte-Carlo数字仿真

利用Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ 方法,对子母式战术导弹空中抛撒后形成的子弹散布场和毁伤面积概率分布进行数字仿真研究,建立了散布场的数字仿真方法。建立了考虑重力影响的三维子弹弹道方程及其解。最后,以某种型号的战术导弹为例进行了仿真。     

考虑目标定位误差的点目标毁伤概率求解

根据射击毁伤理论和概率统计学,在现有点目标毁伤概率求解方法基础之上提出考虑目标定位误差的解析法和仿真法.计算结果表明2种方法均准确可行.通过对比分析得出不同弹药量、不同目标特性条件下,定位误差对毁伤概率的影响程度.运用解析法得出点目标的单发命中概率服从χ2分布,通过大量仿真得出目标定位误差可忽略的条件为WmaxRCEP/ω.     

大气层高层功能拦截器侧窗定向方位研究

大气层高层作战的动能拦截器多采用侧窗探测的结构布局,侧窗定向方位对其拦截效果有重要的影响,但定向方位的选择却受诸多因素制约.在一定理想化假设的基础上,研究了末段交战过程中视线转率的变化规律,从理论上分析了由侧窗定向产生的攻角对拦截结果的影响,得到了只考虑气动力影响下的最佳定向方位;然后综合考虑气动力、轨控系统、姿控系统的影响,给出了不同作战高度下侧窗定向方位的选择方法.数字仿真结果表明,此种方法能够满足侧窗探测的要求,且在大多数情况下只需一次定向即可完成拦截.     

基于向量网格法评估面目标毁伤效果

向量网格法是一种计算目标毁伤效果的新方法。该方法借鉴像素仿真法的思想,将目标划分成一定数量的网格,使用向量对每个网格进行详细描述,弹药毁伤仿真后向量发生变化,最后进行打击效果统计。与经典方法进行比较,不仅解决了重叠面积计算问题,且精度更优,适用范围更广。使用该方法进行了子母弹毁伤效果计算,仿真结果验证了方法的有效性和优越性。     

随机快速光滑二阶滑模末制导律设计

针对目标随机机动、惯性延迟、参数变化等因素降低导弹末制导精度的问题,提出新型随机快速光滑二阶滑模控制方法。将目标机动简化为零均值高斯白噪声过程,制导系统成为带加性噪声随机不确定非线性系统。考虑到该系统不存在平衡点,提出有限时间二阶均方实用收敛概念,并基于此证明了所设计控制律的收敛特性。根据直接命中条件设计滑模面,得到随机快速光滑二阶滑模制导律。在尾追和迎头两种态势下,将该新型制导律与扩展比例导引、一般滑模制导律及确定性光滑二阶滑模制导律进行仿真比较,验证了该方法的正确性和有效性。     

攻击大目标子母弹射击概率的分析与估算

射击概率是子母弹武器效能分析的重要参数,本文以攻击大（线）目标子母弹为对象,提出一种计算命中概率的简便的近似法,计算结果表明该方法计算量小,计算精度工程上可接受;本文还引出了子母弹封锁概率的概念,并作了初步分析。本文结果对子母弹武器论证与设计使用将提供有益的参考。     

反导作战指控系统对TBM毁伤效果评估

初步研究了反导作战指控系统对于TBM毁伤效果评估的过程和依据。以动能杀伤器（KKV）为研究对象,首先分析了KKV脱靶量和杀伤模型,在此基础上,对反导指控系统对TBM的毁伤准则和毁伤效果评估进行了研究并给出了一般TBM毁伤判断流程,最后举例以KKV导引头作用距离和噪声对脱靶量的影响分析研究了达到直接碰撞杀伤的条件。     

反导作战指控系统对TBM毁伤效果评估*

初步研究了反导作战指控系统对于TBM毁伤效果评估的过程和依据。以动能杀伤器（KKV）为研究对象,首先分析了KKV脱靶量和杀伤模型,在此基础上,对反导指控系统对TBM的毁伤准则和毁伤效果评估进行了研究并给出了一般TBM毁伤判断流程,最后举例以KKV导引头作用距离和噪声对脱靶量的影响分析研究了达到直接碰撞杀伤的条件。     

平头弹丸侵彻金属靶板的数值仿真

基于ABAQUS/Explicit非线性有限元分析程序,通过二次开发利用含损伤的Johnson-Cook本构模拟靶板材料,对刚性平头弹丸垂直侵彻不同厚度的金属靶板进行了数值仿真,实现了侵彻过程的可视化。结果表明：网格密度对计算结果有影响,但随着网格密度增加,结果趋于收敛;侵彻过程中,弹丸与靶板发生了多次碰撞,靶板的塑性变形局限在很窄的剪切带内;对数值计算结果与试验结果进行了比较,发现二者吻合得较好。相关结论对防护结构的设计具有指导意义。     

命中角对防护结构口部爆炸毁伤影响的数值分析

为研究装药命中角对防护结构口部爆炸毁伤的影响规律,对直墙拱结构进行了一系列爆炸模拟分析,得到了直墙拱结构拱顶、拱脚和直墙底3个位置的爆炸应力和位移时程曲线。通过分析这3个位置的应力峰值和位移峰值,发现随着装药命中角的增大,拱顶处竖直方向荷载减小,而拱脚处水平方向荷载增大;随着装药命中角的增大,拱顶处竖直方向位移变形减小,而拱脚处水平方向位移变形增大。模拟分析得到的命中角对防护结构口部爆炸毁伤的影响规律,可供防护工程设计时参考。     

杀爆弹对主战坦克毁伤评估仿真

在全面分析杀爆弹对主战坦克毁伤效应的基础上，针对冲击波和破片对坦克外部件的毁伤，利用计算机仿真方法进行杀爆弹对主战坦克毁伤评估。利用射击线技术构建了杀爆弹对主战坦克毁伤评估模型；基于蒙特卡洛随机模拟试验法，开发了计算程序，进行了以破片杀伤为主的杀爆弹对主战坦克毁伤效应仿真评估，得到了车体命中破片数随炸点坐标变化规律，以及坦克整体毁伤概率随杀爆弹终点速度变化规律。研究结果为主战坦克目标易损性分析与毁伤评估提供了重要参考。     

节流方式对隔离段流场结构影响的数值仿真

在隔离段尾部设计节流装置是试验上模拟反压对隔离段流场影响的常用方法。针对不同节流方式对隔离段流场结构的影响,采用数值模拟方法进行了比较研究。比较三种节流方式,包括在斜坡面尾部设置节流直板、在头罩面尾部设置节流直板和流场中间布置对称斜楔等。结果表明,由于隔离段斜坡面和头罩面边界层发展的非对称性,三种方式所产生的激波串结构均靠近头罩一侧的壁面。第二种方式产生的激波串强度较大,边界层分离较为严重,容易造成流场堵塞,在实际中不利于激波串的试验研究。另外两种方式所产生的流场结构类似,但是第一种方式在设计加工上相对容易实现。     

直升机装备子母弹对坦克群作战的效能分析

分析了几个影响坦克威胁程度的主要因素,采用新的归一化效用函数法,对各目标的威胁程度进行评估,确定智能子母弹的攻击瞄准点.然后建立智能子母弹对目标攻击过程的数学模型及毁伤概率的计算模型,通过蒙特卡洛方法计算各目标命中的子弹数目.综合目标的特性进行多次仿真,得出了子母弹对整个坦克群目标的作战效能.最后模拟实现了整个攻击过程...     

考虑弹体动态特性的机动效率约束导引律

针对考虑交会角和过载约束导引律在大机动时能量损失大的问题,提出一种考虑导弹机动效率的多约束制导律。应用最优二次型原理推导出考虑一阶弹体延迟的时变导引系数闭环次优制导形式,将导弹机动时刻阻力系数引入时变权系数,并通过迭代确定机动效率约束边界。将时变约束表示成剩余时间与弹体延迟时间的函数,代入制导指令,进行弹道仿真。结果表明,对于常值与机动目标,文中制导律与过载约束导引律同只考虑交会角约束的导引律相比,对目标均能实现末端弹道成型要求,而考虑机动效率的制导指令分配更为合理,在避免指令加速度饱和的同时有效降低了拦截末端速度损耗,提高制导精度与毁伤效果。且该制导律中时变权系数无须配平求解,在保证精度的同时极大地提高了迭代速度。     

反电动势对无扰载荷航天器精确定向的影响

无扰载荷航天器中非接触式作动器反电动势会引起有效载荷模块与支持模块之间的耦合，影响有效载荷模块的精确定向性能。通过建立无扰载荷航天器的耦合动力学模型，分析非接触式作动器反电动势对有效载荷模块精确定向性能的影响。考虑六支杆立方构型无扰载荷接口，结合拉格朗日方程和牛顿欧拉方法建立有效载荷模块平台动力学模型。推导非接触式作动器的输出力模型，并引入有效载荷模块平台动力学模型，给出考虑非接触式作动器反电动势的耦合动力学模型。将支持模块上飞轮动静不平衡引起的谐振作为干扰力矩，建立了无扰载荷航天器在轨定向状态的Simulink仿真模型。仿真结果表明，反电动势系数越大，干扰力矩对有效载荷模块的影响越大，有效载荷模块精确定向精度越低。