战斗机末端机动的非线性模型预测控制规避策略

利用非线性模型预测控制的思想建立了战斗机末端规避导弹的机动策略求解方法。根据导弹与战机的空战态势,建立了导弹与战机的相对运动微分方程;将导弹的导引律引入到导弹运动模型中,与飞机模型一起构建了系统预测模型,并对飞机和导弹的运动约束进行了分析。通过对导弹结构限制和战术特性的分析,给出了飞机机动规避导弹的性能指标,进而建立了机动规避导弹的最优控制模型。利用高斯伪谱法对模型进行求解,采用滚动优化策略实现了对机动规避策略的闭环求解。针对导弹气动参数和导航比未知以及相对测量量具有噪声的问题,利用极大似然法对导弹的气动参数和导航比进行估计,实现了对系统预测模型的反馈校正。仿真结果表明,此方法能够实现对导弹的机动规避。     

盖板式陶瓷热防护系统的传热性能优化

针对高超声速飞行器对盖板式陶瓷热防护系统的迫切需求,建立了热防护系统结构瞬态传热模型;并研究了防隔热层的物性参数,厚度尺寸,相变层的种类、位置等因素对热防护系统结构传热性能的影响。结果表明,隔热层物性参数及厚度尺寸对热防护系统结构传热性能具有决定性影响,而防热层的物性参数及厚度尺寸几乎不产生影响。相变材料的引入能够明显改善热防护系统结构的传热性能。调整和优化相变层位置是改善热防护系统结构传热性能、降低结构厚度的一个有效途径。隔热层厚度的优化结果可为热防护系统结构设计提供一定的参考和依据。     

地月转移轨道设计的改进微分校正方法

地月转移轨道设计是探月关键技术之一,微分校正法是公认的解决非线性迭代问题的有效方法。针对探月任务中地月转移轨道设计精度高、计算速度快等要求,提出一种改进的微分校正快速设计方法。该方法基于DE405/LE405星历数据下日、地、月和地球J2项摄动真实轨道动力学模型,推导了近月点和入轨点设计参数偏导数关系,在积分轨道状态量的同时积分微分校正矩阵,用积分得到的准确微分校正矩阵求逆,快速迭代得到轨道设计结果。仿真结果表明,利用该方法设计地月转移轨道收敛速度远优于同等精度动力学模型—序列二次规划算法。     

跳伞投放指挥与降落轨迹模拟系统

建立了跳伞高度合成风、应飞磁航向、投放时间算法模型和降落轨迹模拟系统,实时给出逆风绳拉跳伞的投放诸元,绘制逆风绳拉跳伞平面投影轨迹、逆风绳拉跳伞原位立体降落轨迹和模拟跳伞降落轨迹。通过实际应用,验证了系统的有效性和实用性。该系统提高了跳伞投放计算的精度和速度,提高了跳伞指挥的工作效率,实现了跳伞指挥自动化。     

Reduction of global effects on vehicles after IED detonations

Global effects caused by the detonation of an IED near a military vehicle induce subsequent severe acceleration effects on the vehicle occupants. Two concepts to minimize these global effects were developed, with the help of a combined method based on a scaled experimental technology and numerical simulations. The first concept consists in the optimization of the vehicle shape to reduce the momentum transfer and thus the occupant loading. Three scaled V-shaped vehicles with different ground clearances were built and compared to a reference vehicle equipped with a flat floor. The second concept, called dynamic impulse compensation (DIC), is based on a momentum compensation technique. The principal possibility of this concept was demonstrated on a scaled vehicle. In addition, the numerical simulations have been performed with generic full size vehicles including dummy models, proving the capability of the DIC technology to reduce the occupant loading.     

对某型增压锅炉过热器热特性计算方法的修正

结合高增压锅炉蒸汽过热器管束中传热的计算方法和某高增压锅炉蒸汽过热器的结构特点,建立了该蒸汽过热器管束传热的数学模型,并对该过热器热特性的计算方法进行了修正,最终通过计算得到了该过热器后的烟气温度分布.     

二维损耗和色散介质光子晶体传输特性的研究

将传输矩阵法(TMM)用于光子晶体传输特性的研究,采用Mur近似吸收边界和周期边界来截断计算区域,计算了以TM模正入射时,二维方格子光子晶体在完整周期结构下的透过率谱;在微波波段制作了光子晶体模型,并设计了实验装置,实验与数值模拟计算结果相符合;另外还研究了有损介质光子晶体、色散和吸收介质光子晶体的传输特性,及其对光子禁带的影响。     

滑翔导弹再入拉起段弹道优化设计与制导

对滑翔导弹再入弹道进行了分段,根据再入拉起段的特性建立了弹道优化设计模型,认为导弹在再入拉起段弹道终点时应处于纵向力平衡状态,使用Gauss伪谱法进行了再入拉起段的能量最优弹道优化计算;利用基于伪谱法优化的弹道在线生成,实时产生控制指令,实现了再入拉起段的闭环弹道控制.仿真结果表明,Gauss伪谱法弹道优化具有精度高、计算时间短等特点,闭环弹道控制能较好地消除风、再入参数偏差等干扰的影响,具有应用于在线制导的潜力.     

UCAV空面多目标攻击三维轨迹规划技术

研究了单架无人作战飞机(UCAV)攻击多个地面目标的三维轨迹规划问题。首先,将问题形式化为一类特殊的旅行商问题(TSP),即带动力学约束的邻域访问TSP问题(DCTSPN)。其次,针对规划空间维度过高、搜索代价过大的问题,提出了一种基于概率路标图(PRM)的方法。该方法借鉴了基于采样的运动规划方法的思想,并结合多种组合优化技术,将原本连续状态空间中的轨迹规划问题转化为离散拓扑图上的路由问题。求解过程分为离线预处理和在线查询两个阶段。离线阶段采用Halton拟随机采样算法及Noon-Bean转换方法,将原问题转化为经典的非对称旅行商问题(ATSP);在线阶段根据战场态势的实时变化,快速更新路标图,然后采用LKH算法在线求解问题的近似最优解。为了保证生成的飞行轨迹满足平台的运动学/动力学约束,算法基于Gauss伪谱法构建了局部轨迹规划器。最后,以攻击时间最短为优化指标对算法进行了仿真实验。结果表明,本文提出的方法能够以较高的精度和在线收敛速度生成真实可行的、较优的多目标攻击轨迹。     

纵向涡发生器对棒状燃料元件温度场的影响分析

运用CFD方法,模拟计算了在反应堆棒状燃料元件包壳表面加装纵向涡产生器(LVG)后,燃料棒、气隙、包壳和冷却剂的温度场和冷却剂的流场。计算时采用分块结构网格对带LVG的计算区域划分网格,使用SSTk-ω模型模拟冷却剂的湍流流动,对于控制方程和湍流方程的离散采用二阶格式以保证计算精度。计算结果表明:加装LVG后,包壳和冷却剂间的换热有所改善,燃料棒、气隙和包壳的最高温度有所降低。在LVG附近,燃料棒、气隙、包壳和冷却剂温度均会出现一个峰值,然后急剧下降。冷却剂流动的湍动能突然增强,有效地增强了冷却剂的横向流动,经过LVG后,湍动能逐渐减弱,横向流动速度也逐渐减小。