Dynamic parameters of multi-cabin protective structure subjected to low-impact load – Numerical and experimental investigations

The dynamic response of a multi-cabin protective structure subjected to impact load directly affects the protective performance of materials; thus, studying the dynamic response and communication law of wave effect of the load plays an important role in the prediction of protective performance. In this study, the protection experiments of box-structure under air- and/or water-medium are conducted, the dynamic response of the structure subjected to low-impact load is analyzed, and the corresponding numerical simulations are analyzed using the theory of finite element method (FEM). Combined with experimental and FEM simulations, the shock strain distribution, acceleration attenuation, and signal energy in defensive materials are determined. Based on the results, the metal structure exhibits good absorption characteristics for shock vibration. Using the experimental data, we also show that the attenuation of shock wave in water medium should be significantly better than that in air medium, and the protective structure should be designed for a combination of water and air mediums. Meanwhile, the numerical simulation can provide a quantitative analysis process for dynamic analysis of defensive materials.     

无人作战的人机融合：挑战与出路

无人作战对于人和机器两个要素的融合提出了巨大的挑战。一方面,无人作战独特的作战模式和作战环境对于自然人的能力素质构成严峻挑战,高度智能化的作战系统运行速度、海量的数据信息日益挑战人类的反应能力和决策能力,虚拟的、远程的、与现实战场隔绝的作战环境日益挑战人类的心理素质。另一方面,机器的高度智能化虽然有利于更好地发挥潜在的作战能力,但也不可避免地带来战争失控和道德沦丧的风险。破解人机两个维度的挑战,实现人与机器的深度融合,一方面要利用增强技术从物理、生理、心理三个层面加速提高人类的能力素质,另一方面是强化机器人的伦理安全设计,坚守人类对机器人的控制底线,规避机器人失控和战争“非人化”的道德风险。     

救生伞背带参数对假人动载的影响研究

针对救生伞假人高速开伞空投试验,建立降落伞-背带-假人系统的动力学模型,分析背带及脱离锁参数对假人质心过载的影响。在合理简化的基础上,采用多体动力学方法建立降落伞、背带脱离锁和假人的十五自由度动力学模型;采用质量-阻尼弹簧模型建立背带模型,连接降落伞、脱离锁和假人;利用实测过载计算降落伞开伞力。利用所建立的动力学模型仿真典型状态下假人和背带的动力学响应,验证所建立模型的合理性。分析脱离锁位置、背带松紧程度、背带材料特性对假人质心最大过载的影响,用于指导背带设计以及确定最佳的背带脱离锁位置。     

全液压驱动管道机器人公理化设计

随着管道机器人应用领域与任务需求的不断增大,机器人设计中存在的问题日益突出,如输出功能相互耦合、定位精度不高以及复杂环境下可靠性低。针对石油水平井对于管道机器人的特殊应用需求,将公理化设计理论应用到机器人系统设计中,创新设计一种基于挠性支撑结构的全液压驱动管道机器人。概述公理化基本原理与设计过程,对全液压驱动管道机器人进行概念设计,完成设计耦合性分析。确定机器人机械系统与液压系统具体结构组成,并分析其工作机理。应用AMESim软件,对机器人运动原理方案进行仿真分析,结果表明:全液压驱动管道机器人可以实现自动往复运动,牵引力可以达到30 kN,运动速度可以达到0.12 m/s;机器人牵引能力与运动速度可以完成单独调节,从而实现解耦设计。     

再入快速抵达轨迹优化设计方法

针对再入初始速度大、飞行时间约束苛刻的轨迹设计问题,提出一种基于遗传算法和攻角+倾侧角联合优化的再入快速抵达轨迹优化设计方法。该方法在再入初段利用较大攻角迅速减小弹道倾角和拉平弹道,在再入后段/滑翔段联合设计和优化攻角+倾侧角变化规律以显著降低终端飞行速度,同时满足终端高度、终端航向角、最大动压、最大热流等约束条件。该方法能够提升传统升力体飞行器再入快速到达能力并拓展其应用范围。仿真结果表明,在典型飞行器参数和较大初始再入速度条件下,全程飞行时间小于12 min,终端速度能够小于7Ma,横向机动距离超过800 km。     

灵活的多层嵌套拉丁超立方体设计构造

计算机试验的设计方法越来越受到重视,嵌套拉丁超立方体设计是计算机试验设计中的一种新型方法,其在多种精度试验中有广泛的应用。但多数嵌套拉丁超立方体设计要求低精度试验次数需为高精度试验次数的倍数,这在应用中会有很大的局限性。通过对其构造方法的改进,得到一种结构更加灵活的多层嵌套拉丁超立方体设计,使得不同精度试验的次数可以更加灵活选取。该设计方法在一维投影上可以达到很好的均匀性。仿真结果表明,该方法较若干相关方法能够达到更小的均方误差。     

救生伞背带分系统对假人动载的影响

为了改善救生伞背带分系统的安全性,建立降落伞-背带-假人系统的动力学模型,分析背带及脱离锁参数对假人质心过载的影响。针对救生伞假人高速开伞空投试验,采用多体动力学方法建立降落伞、背带脱离锁和假人的十五自由度动力学模型;采用半质量-阻尼弹簧模型建立背带模型,连接降落伞、脱离锁和假人;利用实测过载计算降落伞开伞力。利用所建立的动力学模型仿真典型状态下假人和背带的动力学响应,验证所建立模型的合理性。分析了脱离锁位置、背带松紧程度、背带材料特性对假人质心最大过载的影响,可用于指导背带设计以及确定最佳的背带脱离锁位置。     

强约束条件下外弹道方程实时解算通用化设计技术

根据基于弹道方程的实时解算算法,解决了强约束条件下非低伸弹种弹道综合系数的统一计算问题,找出低伸弹种弹道综合系数的估计方法,进行了弹道实时解算模型的通用化设计,给出了程序流程并进行了测试.测试结果表明,弹道综合系数的估计比较准确,而解算模型在精度与实时性上均达到满意的程度,具有高度通用化的特点,并且使弹道问题的解算可以完全脱离射表进行.     

面向战术训练的装备模拟器的设计

模拟器是战术训练系统的重要组成部分,分析了战术训练模拟器的主要功能要求,从模拟器总体体系架构设计、结构和布局设计、设备设计和选型、软件体系设计等方面介绍了模拟器的总体设计内容,分析了模拟器设计中的关键技术,提出了设计中的应对措施。     

认知MIMO雷达波形设计研究

认知多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)雷达将认知技术与MIMO技术相结合,具备动态环境信息感知和自适应调节能力,受到雷达界的广泛关注。相比于传统雷达,认知MIMO雷达性能更优、适应性更强,是雷达迈向智能化发展的趋势,而发射波形的优化设计是实现雷达认知的关键,因而成为近年来学者研究的重点。首先介绍了认知MIMO雷达基本概念,分析了波形设计现状,然后在波形设计步骤的基础上,重点从优化准则和优化方法两方面总结了现有研究成果及特点,最后讨论了未来研究方向和需要解决的问题。