舰炮火控技术在弹道修正弹中的应用

针对国外基于GPS定位系统的弹道修正弹及相关火控技术的发展情况,分析和研究了弹道修正弹的控制特点和火控原理,提出了在基于卫星定位的弹道修正弹中应用舰炮火控成熟技术,完成弹道参数计算、弹道外推预测和弹道修正控制等功能的设想,可为舰炮火控技术在基于卫星定位的弹道修正弹中的应用提供技术参考。     

二维弹道修正弹及其制导控制技术综述

针对二维弹道修正弹这类具有广泛应用前景的智能弹药,综述了二维弹道修正弹的发展、主要修正机构方案及其制导控制技术。对二维弹道修正弹的研制历程进行总结,梳理发展脉络揭示其发展规律,分析二维修正弹的打击任务。对几种主流修正方案进行讨论,分析各机构的作用特点及研究难点。基于二维弹道修正弹打击任务需求,从气动辨识及状态估计算法、修正机构参数优化设计算法和制导律三个方面总结其控制技术的发展现状。着重介绍近年来发展迅猛的智能算法,特别是神经网络理论在二维修正弹控制算法领域的研究应用。进一步指出二维弹道修正弹的控制研究需解决的主要技术难点和未来发展方向,为二维弹道修正的设计提供思路。     

弹道导弹反拦截作战中子母弹抛撒方法研究

以弹道导弹突破“爱国者”反导弹为背景 ,研究了一种通过调整子母弹抛撒高度提高突防能力的方法。通过对所建子母弹飞行动力学模型的仿真 ,计算出子母弹不被拦截的最优抛撒高度 ,同时也计算了该抛撒高度下子弹抛撒圆的半径及其抛撒误差 ,为作战应用提供了理论基础     

旋转弹丸空气动力特性数值解法

为提高在弹道计算和弹丸设计中弹丸空气动力系数精度,采用隐式LU算法求解N S方程并考虑代数湍流模型,在旋转物面边界条件下计算弹丸的阻力、升力、俯仰力矩、滚转阻尼力矩、马格努斯力和力矩。通过对美国T388等弹丸的气动力系数计算并与弹道靶试验数据进行比较,以及对某榴弹的气动力计算结果在弹道计算中进行应用分析,表明用数值模拟得到的旋转弹丸空气动力系数好于以前用工程方法给出的结果。     

串联战斗部前后级作用关系数值模拟研究

利用Autodyn有限元软件采取三维数值仿真的方法,对串联战斗部前后级的作用关系开展研究。基于串联战斗部轴对称的特点,建立了1/2有限元仿真简化模型,通过设置前后级飞行速度0 m/s、100 m/s、200 m/s以及前后级间距10 mm、30 mm、50 mm,利用控制变量法,分析了前后级相对速度、前后级间距对随进子弹受力状态的影响规律。得出了随着前后级相对速度的增大或者前后级间距的减小,随进子弹各点的受力及速度降都会增大的变化规律。仿真结果可以为相关串联战斗部的优化设计提供参考。     

旋转稳定塑料弹体工程设计计算研究

本文以实验结果为依据,首先分析了塑料弹体影响弹丸膛内运动的物理性能,然后结合旋转弹丸的膛内运动特征,经过模拟试验,采用数学拟合法,初步建立旋转稳定弹塑料弹体工程设计计算的数学模型(包括结构尺寸设计计算、强度计算和内弹道计算)。     

电磁发射高速旋转弹丸马格努斯效应

和传统火药发射弹丸相比,电磁发射弹丸具有初速高、射程远等优势,但尾部的电枢臂槽会使弹丸部流场不再轴对称,产生独特的气动力特性。基于三维非定常Navier-Stokers方程,采用滑移网格技术,分析电磁发射弹丸的气动力特性。研究表明,对于高速旋转的电磁发射弹丸,马格努斯效应来源于激波层内流场畸变和电枢臂的迎风面积变化的共同作用;电枢臂迎风面积的周期性变化是导致气动力和力矩周期性变化的原因,马格努斯力矩在滚转角45°和135°时分别达到最小值和最大值;电枢臂槽的存在既加剧了马格努斯效应(135°时增加50%以上),又使得压心周期性前移(绝对前移量达5%),并且随着转速的增加,马格努斯力矩增加和压心前移效果越来越显著,不利于弹丸的动稳定。     

一种变质心高速旋转炮弹鲁棒姿态控制律

针对采用变质心技术的高速旋转炮弹的姿态控制问题,提出一种基于扩张状态观测器的动态面控制方法。根据由弹体和单滑块组成的多体系统的特点,建立了系统的姿态动力学模型,并对其进行了合理的简化。将系统的滚转通道引起的强耦合、建模误差及外部扰动等视为未知不确定干扰,并且考虑由于炮弹尺寸限制而引起的多体系统控制输入(滑块位移)的有限性,设计了扩张状态观测器和辅助系统,分别对系统的干扰进行观测以及处理控制输入的有限性,综合动态面控制技术设计了姿态控制律,最后基于李雅普诺夫稳定性原理证明了控制器的稳定性。仿真结果表明,该控制器能够在克服干扰的前提下快速稳定地跟踪指令信号,具有良好的控制精度和鲁棒性。     

基于PSO算法的脉冲修正弹控制参数优化*

针对脉冲修正弹自身控制离散不连续特征,开展了脉冲修正弹脉冲控制参数优化设计方法研究。考虑到脉冲成本和精度的双重要求,选择以脉冲发动机工作次数和脱靶量最少为双目标函数,并在风干扰的条件下,提出了以脉冲控制时间间隔为离散脉冲控制参数设计变量建立优化模型,以此发展了一种改进型递减惯性权重粒子群优化脉冲控制参数的方法,提高了修正参数优化收敛速度。仿真结果表明,该算法能快速有效地获得最优解,为在干扰条件下寻找最优的脉冲修正参数和脉冲工作方式提供了一种优化设计思路。     

Analysis of the mass of behind-armor debris generated by RHA subjected to normal penetration of variable cross-section EFP

Analyzing the mass of behind-armor debris (BAD) generated by Rolled Homogeneous Armor (RHA) subjected to normal penetration of variable cross-section Explosively Formed Projectile (EFP) is the purpose of this paper. So theoretical analysis, numerical simulation and experimental data are combined to analyze the influence of variable cross-section characteristic on the time history of crater radius. Moreover the relationships between time history of crater radius (as well as mass of BAD) and the thickness of RHA (from 30 mm to 70 mm) and the impact velocity of EFP (1650 m/s to 1860 m/s) are also investigated. The results indicate that: 1) being compared to the variable cross-section characteristic is ignored, the theoretical time history of crater radius is in better agreement with the simulation results when the variable cross-section characteristic is considered; 2) being compared to the other three conditions of plug, the theoretical mass of BAD is in the best agreement with the simulation results when the shape of plug is frustum of a cone and the angle between generatrix and bottom is 45° and the axial length of mushroom is considered.