基于自抗扰控制的高超声速飞行器再入制导律

鲁棒制导律设计是增强高超声速飞行器再入突防能力、提升飞行安全性的重要保障.针对多约束条件及多种气动参数摄动影响的高超声速飞行器再入轨迹抗干扰跟踪问题,首先,在标准轨迹制导的框架下,结合模型辅助线性自抗扰控制和基于航向角误差走廊的几何制导逻辑,提出了一种可满足纵向和横侧向平面制导任务需求的自抗扰再入制导律;其次,采用反馈...     

锥台嵌挤预应力约束混凝土抗冲击性能研究

钢管混凝土具有优良的抗冲击性能,为提高钢管在弹性阶段对混凝土的约束作用,设计并制备了锥台嵌挤预应力约束混凝土,以实现钢管对混凝土的主动围压约束。采用6 m高度落锤冲击试验,对比了预应力约束混凝土、素混凝土和常规钢环约束混凝土的破坏模式,分析了主要参数的影响。结果表明,当预应力约束混凝土试件的平均预应力大于1 MPa时,其产生初始可见裂缝时的冲击能量是素混凝土和钢环约束混凝土的4～20倍;其破坏时的冲击能量远高于素混凝土和钢环约束混凝土,甚至超过40倍;相比钢环约束混凝土,预应力约束混凝土破坏时裂缝更细,整体性更好,且可以更为显著的提高高强混凝土的抗冲击性能。为有效提高预应力约束混凝土的抗冲击性能,钢环的锥面倾角不宜大于3°,采用正六角形钢环要优于圆形和正四角形钢环。提出的锥台嵌挤预应力约束形式可以用于提高钢管混凝土的抗冲击能力,也可应用于防护门面层或遮弹层等结构中。     

基于3D-DIC的UHMWPE软质防弹衣性能测试

软质防弹衣可有效拦截常规手枪弹和低速破片,是警察等执法人员的主要防护装备。为研究某超高分子量聚乙烯(UHMWPE)软质防弹衣在枪弹冲击下的动态力学响应,使用三维数字图像相关技术(three-dimensional digital image correlation, 3D-DIC)进行了9 mm手枪弹侵彻软质防弹衣试验。试验获得了软质防弹衣背后鼓包(back face signature, BFS)的变形场、速度场和应变场等数据。结果表明：软质防弹衣在受子弹撞击后1 000μs内BFS高度急剧增加,达到了34.2 mm;随后增长变缓,约在3 000μs时BFS高度达到最大值60.2 mm; BFS形状由最初的四棱锥形变为最后的“金字塔形”;BFS速度在受撞击后200μs内迅速增长,达到最大值约为126.3 m/s,随后缓慢下降并趋向于0;防弹衣背后vonmises应变场分为4个L型区域,应变最大值出现在“L”的拐点处,400μs时防弹衣的最大vonmises应变为0.27。最后,采用改进的Gauss函数对不同时刻的BFS轮廓进行了曲面拟合,为快速估算任意时刻BFS形状提供了一种有效技术...     

一种由金属陶瓷单元构成的间隔装甲抗射流侵彻性能研究

为了获得由金属陶瓷复合单元构成的间隔装甲的抗侵彻性能,基于180 mm大口径聚能装药,开展了侵彻试验和仿真研究。通过分析靶板的破坏情况以及仿真中射流与靶板的相互作用过程,揭示了复合装甲对射流的干扰机制。采用剩余穿深等效准则,获得了不同着角下复合装甲的等效靶厚度。研究结果表明：斜侵彻条件下,金属陶瓷复合单元能够通过向射流头部施加不对称作用力,以及利用孔壁形成切割作用2种方式削弱射流的侵彻能力。同时,防护系数计算结果显示,在45°着角条件下,由金属陶瓷复合单元构成的间隔装甲具有良好的抗弹性能,可达到试验用聚能装药极限侵彻能力的1/4。     

杆式射流侵彻45钢靶数值分析及试验研究

杆式射流的毁伤效能与侵彻穿深和侵彻孔径紧密相关。为解决大穿深小孔径而导致后效毁伤下降的问题,采用LS-DYNA对战斗部威力进行数值仿真,以药型罩壁厚和罩高为主要变量对聚能装药战斗部结构进行一次优化,综合考虑典型装甲目标防护能力,选出一个最优的穿深和孔径匹配方案,并以此方案为基准方案进行二次优化,得到一种等壁厚球缺紫铜药型罩优化方案,并进行静爆试验对最终优化方案的仿真精度进行验证。实验结果表明,最终优化方案的杆式射流侵彻体对45钢的侵彻深度为121 mm,入孔直径为26.3 mm,出孔直径为21.8 mm,后效靶毁伤严重,杆式射流侵彻体和靶体二次破片能够引燃柴油油盒、木箱和棉被等易燃物,数值仿真结果与试验数据误差较小。该研究方法和结论可为聚能杆式射流战斗部的结构设计及优化提供参考。     

二维可压缩流动抽吸流量模型及验证

根据超声速与亚声速流动的特征,依据Prandtl-Meyer膨胀波理论,根据背压与来流静压确定膨胀波后的马赫数,获得了质量抽吸流率,并导出了壅塞发生的条件,建立了二维超声速抽吸模型;根据冲量定理,假定气体从主流区域到抽吸腔流态的变化是由于压差的冲量作用,建立了亚声速抽吸模型,并且进一步阐述了亚声速抽吸壅塞发生的机制。计算流体力学验证表明亚声速抽吸冲量模型的偏差较大,因此通过数值拟合模型来描述亚声速抽吸流动。该研究为三维抽吸研究提供了参考。