潜艇水下武器发射系统及其发展趋势

潜艇是重要的水下作战武备,其携带的水下武器主要靠武器发射系统来完成。由于潜艇作战条件复杂,因此,潜艇对水下武器发射系统有特殊的要求,主要表现在它的安全性方面,其中包括是否有利于武器的安全装载、储藏、操控、发射等。衡量一套理想的潜艇武器发射系统的标准主要看以下几个方面能否满足要求:水下发射武器所需的速度,不受潜艇航行速度或深度的限制;发射装置具有较高的安全性和可靠性,较低的发射噪声信号;需要较小的发射能量,较小的发射空间;发射装置的重量、成本和通用性。     

发射噪声背景下自导鱼雷命中概率

潜艇是一种隐蔽性良好的水下作战平台,低噪声是其生命力的保障,但在对目标进攻鱼雷攻击时会因为发射噪声过大而暴露发射阵位和影响鱼雷攻击效果.分析了潜艇鱼雷发射噪声对潜艇的占位射击可行域存在的影响,在目标舰探测到发射噪声后采取规避措施的态势下,对自导鱼雷在不同命中角情况下的命中概率进行了仿真计算,并给出了计算模型.仿真的结果可为发射噪声的限制指标提出参考.     

潜艇垂直面波浪力计算与运动仿真

为对潜艇在垂直面波浪力作用下的运动规律进行研究,基于PM谱长峰不规则波,采用Hirom近似公式计算垂直面波浪力。以某典型潜艇为对象,基于潜艇操纵运动线性模型,叠加波浪力,进行了潜艇近水面潜浮运动仿真。分析了不同浪向、波高、初始潜深、航速条件对潜艇潜浮运动响应的影响。进行了波浪干扰下潜艇操舵运动响应仿真,分析了波浪对操舵运动响应的影响。仿真结果能够较为真实地反应潜艇在垂直面波浪力干扰下的运动情况。计算模型与仿真程序系统满足检验的需求。     

潜艇自航式诱饵组合使用方法

潜艇自航式诱饵组合使用方法的优劣主要评判依据是使用的方法最终使得潜艇对抗鱼雷成功的概率,对抗时间和诱骗距离是影响对抗成功概率的两个重要因素,它们又主要围绕发射时机、初始航向以及潜艇机动等几个问题展开。通过分析各个诱饵的作战使命,在一定态势下,根据诱饵的性能、鱼雷报警距离及舷角等各方面因素,建立大小口径声诱饵协同作战的弹道模型,并由此得到了诱饵发射时机、初始航向等参数。     

水下航行体惯性类水动力系数的计算方法

为了系统地计算水下航行体全套惯性类水动力系数,提高计算效率和计算精度,通过基于无粘模型的计算方法对水下航行体的运动进行了预报;通过UDF及动网格技术,对匀速运动和匀加速运动的SUBOFF模型进行了分析.设计了单方向速度线性变化的匀加速直线运动和匀加速回转运动,并通过换算和数值拟合处理得到了潜艇所受的惯性力和惯性类水动力系数.该系数与试验误差保证在6％之内,验证了所提方法的可行性及准确性.     

潜艇自航式诱饵组合使用研究

潜艇自航式诱饵组合使用方法的优劣主要评判依据是使用的方法最终使得潜艇对抗鱼雷成功的概率,对抗时间和诱骗距离是影响对抗成功概率的两个重要因素,它们又主要围绕发射时机、初始航向以及潜艇机动等几个问题展开。该文通过分析各个诱饵的作战使命,在一定态势下,根据诱饵的性能、鱼雷报警距离及舷角等各方面因素,建立大小口径声诱饵协同作战的弹道模型,并由此得到了诱饵发射时机、初始航向等参数。     

在研制核潜艇的日日夜夜里

刘馨同志不幸逝世,我们深感悲痛。他多年从事舰船科研,为海军装备现代化做出了可贵的贡献。——刘华清测试所承担了核潜艇水下发射导弹的出水弹道、出水姿态、流体动力、潜艇运动性能、结构响应、艇体强度及振动等问题的     

考虑航行姿态的船模阻力及流场数值预报

为精确得到船模阻力及流场,研究了网格划分、湍流模型及船模姿态对预报结果的影响。首先,采用切割体网格技术及棱柱层网格技术划分了多套网格,研究网格尺寸大小及棱柱层参数对阻力、兴波及伴流场的影响;然后,比较了三种不同湍流模型在船模阻力及伴流场预报中的差异;最后,基于合理的网格划分及湍流模型,采用DFBI的方法预报了船模在不同航速下的姿态及阻力。计算结果表明:当Fr0.25时,不考虑航行姿态时阻力计算误差可达到18.3%。考虑航行姿态变化后,阻力计算误差小于3%;升沉和纵倾的计算值和试验值吻合较好。由此证明:采用DFBI方法考虑船体航行姿态的变化避免了网格变形或者重构,具有较好的收敛性和计算精度。     

发射潜空导弹对潜艇生存概率影响

潜艇对抗反潜机中潜空导弹的使用是一个对潜艇生存概率产生重大影响的复杂的决策过程,运用贝叶斯网络将过程指标体系作为修后评价指标体系的先验知识。首先建立潜艇发射潜空导弹后潜艇生存概率的评价指标体系,然后,建立贝叶斯网络模型,通过改进的模糊综合评价方法确定了根节点的先验概率,通过专家经验法确定了子节点的条件概率,并给出了模型的具体求解步骤。最后将先验概率与条件概率输入Netica仿真软件,对贝叶斯网络进行仿真与分析。结果表明:提出的方法能够在一定程度上解决潜空导弹发射后潜艇的生存概率问题,为完善潜艇的作战理论和潜艇生存概率评估提供了借鉴。     

潜射弹道导弹出水姿态分析

分析了潜艇深度、纵倾角、横倾角、海面风速、海面波长、平均波高等因素对潜射导弹的偏航角、俯仰角、滚动角、偏航角速度、俯仰角速度、滚动角速度的影响。由于实验数据比较分散,不适合神经网络的训练,所以首先对实验数据模糊化,并用以对神经网络的训练。用训练好的神经网络分析了潜艇单因素变化的导弹出水姿态。     

波浪扰动下的小型潜射导弹出水动力学建模与仿真

运用Morison公式,提出波浪扰动作用下,考虑弹体运动与波浪耦合的导弹出水过程动力学模型,并对小型潜射导弹的出水过程进行仿真和分析。以弹体姿态变化为例,研究弹体运动与波浪间的耦合关系对波浪扰动作用的影响,分析海情等级、波浪相位、出水速度、出水姿态角等因素对导弹出水过程的影响。结果表明,考虑弹体运动与波浪间耦合关系的出水动力学模型更加准确;潜射导弹的小型性和快速出水特性有利于降低波浪对导弹出水姿态的影响;对快速出水的潜射导弹,波浪扰动分析时须考虑海情等级、出水时间和波浪相位的影响。     

复杂外形导弹出水过程空化流数值计算研究

基于Zwart-Gerber-Belamri空化模型,采用动网格和复合网格技术,提出了一种复杂外形潜射导弹出水过程中空化流数值计算方法。对头肩部、舵面及突起物的空化生成、演化及影响因素进行了分析。结果表明,出水过程初期空化数降低使附体空泡迅速扩大,随后空泡脱落与振荡的影响将更为显著；肩部在15m/s出水时产生空化并随速度上升而迅速增长, - 攻角时肩空化非对称性显现；舵面空化受出水速度影响较小, 攻角以下时空化面积小于全舵面积的10%,但攻角超过 后空化面积迅速增长至50%以上；减小突起物尺寸有利于避免空化产生,突起物空化受攻角影响较小,但在高速下可诱导临近弹体产生空化。     

潜艇占位可行性分析

目标、潜艇及其鱼雷武器系统和水文环境是潜艇鱼雷攻击的基本条件。占领射击阵位是攻击中所要完成的基本任务之一。从分析鱼雷射击可行域、潜艇机动可行域入手给出了在一定攻击条件下的潜艇占位可行域。     

水下应用栅格翼动态展开参数预示方法

基于水下应用栅格翼动态展开过程动力学模型,根据展开特征角度定常水动力方法,拟合获得展开全程受到的流体力矩,并引入考虑相对速度影响的修正因子,形成水下应用栅格翼动态展开过程参数工程预示方法,以典型展开时序点航行体运动参数为设计输入,对栅格翼展开过程运动参数进行预示。通过与水下应用栅格翼非定常流场仿真计算数据以及水下航行体弹射试验数据对比,验证了上述预示方法的正确性及工程适用性,为水下应用栅格翼方案设计的优化及展开不同步性分析提供设计参考。     

地磁导航旋回法自差校正系数的适用性研究

针对地磁导航系统,从直感式地磁导航系统的自差分析出发,解出直感式地磁导航系统的自差校正公式与舰艇纵横摇倾角之间的关系,并分析了纵横摇测量误差对于最后磁航向的影响,以及在潜艇正常的纵横摇范围内自差校正公式中系数的稳定性,即研究了地磁导航旋回法自差校正系数的适用性以达到提高地磁导航精度的目的。对于舰船地磁导航,尤其是对隐蔽性要求比较高的潜艇,具有现实的指导意义。     

基于高斯和粒子滤波的AUV水下地形辅助导航方法

针对自主式水下无人航行器(AUV)长时间潜航时的精确导航定位需求,以多波束测深系统为水下地形测量设备,提出一种基于贝叶斯估计的AUV水下地形匹配导航模型。针对贝叶斯滤波后验概率密度函数的求解问题,用高斯混合密度函数近似状态的后验概率密度函数,提出了基于高斯和粒子滤波的水下地形匹配导航方法。基于多波束测深数据的回放式仿真试验表明,提出的方法可以有效近似地形匹配的贝叶斯滤波模型,具有良好的实用性。     

变质心再入飞行器的质心移动方式研究

变质心控制是一种利用质量块的主动移动来改变飞行器质量特性的控制方式,该控制方式对于克服各种高速飞行器执行机构的气动烧蚀问题有着重要的意义.通过建立变质心再入飞行器的线性化方程,研究了质量块在飞行器内部不同方向上移动与可建立配平攻角之间的关系,并通过仿真计算可知再入飞行器再入的不同阶段质量块沿不同方向移动时的控制效率是有所差别的.研究结论对于提高变质心再入飞行器的控制效率有着重要的意义.     

坦克底盘角振动对火炮射击精度影响机理研究

实车试验表明,在行进间射击试验时,当车辆超过一定车速(行进间射击车速)时,射击精度或射击命中率会发生大幅度的下降。针对这个问题,建立了坦克底盘角振动导致的射击偏差的数学模型;并结合实车试验数据,对射击延迟时间内底盘角振动造成的火炮射击偏差进行了全面分析。分析研究表明:在相同的行驶车速条件下,车辆底盘角速度、姿态角变化量随着射击延迟时间的增大而增大;在相同的射击延迟时间内,车辆底盘角速度、姿态角变化量与射角偏差随着行驶车速的增大而增大;其中射角偏差引起的目标距离偏差是弹丸横向速度导致的目标距离偏差的3倍~5倍。因此,随着行驶车速增加而增加的射角偏差增大是行进间射击车速受限的主要原因。     

伺服机构故障下基于线性规划的运载火箭姿控系统重构控制

发动机伺服机构故障给新一代运载火箭姿控系统的可靠性和安全性带来挑战,亟须开展重构控制策略研究。针对这一问题,提出一种基于线性规划的摆角重构控制分配方法。将伺服机构故障下的摆角分配问题转化为1范数单目标有约束优化问题,进而转化为标准的线性规划模型,采用单纯形法进行求解。仿真结果表明,所提出的线性规划法能够实现伺服机构故障下姿控系统的完全重构,各摆角均未达到饱和值,表明了方法的有效性。     

AIP潜艇位置基准点问题研究

位置基准点问题是常规动力潜艇战术研究中的一个重要问题.由于具有两种不同的水下航行动力,AIP潜艇位置基准点问题与普通柴电潜艇的位置基准点问题具有很大的不同.给出了AIP潜艇的位置基准点问题的数学描述,在对问题进行分析的基础上,给出了AIP潜艇位置基准点问题的一个取值范围及相应的计算方法,所采用的理论和技术包括二人零和对策、最优控制以及动态规划.最后,通过计算实例对所给理论的正确性,算法的合理性及效率进行了验证.