针对模拟和再现爆炸冲击试验的三维场景可视化需求,基于虚拟仿真技术,结合爆炸场相关计算模型,搭建了一个用于研究和预测爆炸冲击波对目标的毁伤过程及毁伤效应的虚拟仿真系统。系统采用分层架构,涵盖场景管理、交互设计、威力表征与可视化仿真等层级,支持爆炸参数灵活配置、目标模型动态加载及多视角交互分析,能够适应不同类型和规模的爆炸场景。此外,基于Niagara粒子系统与物理引擎实时渲染技术,系统精准表征了火焰、烟雾、冲击波传播及目标毁伤效果如混凝土破碎、车辆结构变形等,并通过动态烟雾浓度调节功能优化观测清晰度。仿真系统以高度逼真的图形界面观察爆炸冲击的动态过程及物理现象,并支持用户在三维场景中的多视角及可缩放观察,从而提升研究的直观性和理解深度,大幅减少了实际试验的时间和成本,提供了一种安全、可靠且经济的研究手段。

微生物诱导碳酸钙沉积(Microbially Induced Calcite Precipitation,MICP)技术对岛礁工事钙质砂基层的原位建造固化效果显著,MICP固化钙质砂的动态力学特性与仿真模型是岛礁防护设计与毁伤评估的重要基础。对南海钙质砂开展MICP胶结试验,通过准静态单轴压缩、霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)动态力学试验获得MICP固化钙质砂的应变率效应,基于微平面模型M7二次开发材料子程序VUMAT,标定其材料参数;对比钙质砂侵彻试验,数值模拟研究MICP固化对钙质砂抗侵彻性能的增益。研究结果表明:MICP固化钙质砂试样的单轴抗压强度为12.31MPa,SHPB的应变率为426s^-1、1150s^-1、1712s^-1时,抗压强度的动态强度放大因子分别为1.117、1.485和1.828;应变率效应对M7本构模型仿真侵彻深度影响约4.2%;相比钙质砂侵彻响应,MICP固化钙质砂的侵彻深度减小40.11%,靶体静态阻力项均值从5.21MPa提高到11.89MPa,抗侵彻性能大幅度提升。研究结果可为强冲击载荷下岛礁工事的毁伤分析提供实验数据与仿真模型参考。

武警部队遂行任务的复杂特性使得对轻武器打击效果的精准可控提出了更高要求。聚焦智能非致命电磁恒量动能打击武器系统的设计与关键技术研究，通过整合人工智能、电磁发射与恒量动能打击理论，构建“人枪结合”的精准打击模式，以实现非致命动能输出的动态可控。梳理国内外智能枪械的发展现状，分析武器系统的设计必要性及智能化内涵，提出以“感知-决策-执行”为架构的层级框架和工作机理，并深入剖析瞄准线稳定、基于终点能量阈值的弹道解算、电磁发射控制等关键技术。针对武器系统对复杂任务的适应性需求，给出武器系统的未来发展方向和潜在矛盾，期望从理论研究走向实战运用，真正为武警部队装备升级与作战效能提升提供有效支撑。

为研究含能材料受激发后的能量释放特性并确保试验的安全性,设计了1kg TNT当量双层非对称圆柱形爆炸防护装置。通过结构设计、LS-DYNA有限元软件仿真分析和1kg TNT全当量爆轰动态响应试验,对比理论预测、实验数据及仿真结果,评估了该爆炸防护装置的安全性。仿真分析与试验结果显示:1kg TNT当量双层非对称圆柱形爆炸防护装置结构设计合理,安全系数具有较大裕度;1kg TNT全当量爆轰动态响应试验中,实测典型位置外壁面应变对应应力低于防护装置壳体材料屈服强度,实测典型位置内壁面反射超压峰值在经验公式计算值范围内,防护装置抗爆强度满足试验要求。该设计、分析和实验方法可为类似爆炸防护装置的设计与验证提供有益参考。

含能高熵合金在作为活性破片材料以提升武器弹药的穿燃毁伤效应中具有潜力,而其毁伤效应和机理亟待研究。为了研究含能高熵合金的毁伤效果和爆燃过程中的碎片云特性,利用二级轻气炮装置开展了不同速度下TiZrHfTa_0.5高熵合金对间隔铝靶的毁伤实验,通过高速摄像拍摄穿孔爆燃行为,对靶后碎片云的形成过程进行了理论分析和光滑粒子流体动力学数值模拟分析。研究结果表明, 含能高熵合金在超过临界速度后发生剧烈释能爆燃,随着侵彻速度的增加,迎弹靶扩孔直径增大,后效靶贯穿面积与毁伤面积增大。这是由于碎片云的碎片数量随着速度增加而急剧增多,速度梯度增大,极大促进含能特性的释放,毁伤效果增强。理论分析结合实验结果给出了修正的穿孔直径经验公式。分析碎片尺寸得出,碎片的细化更有利于化学能和动能的综合作用,毁伤效果更佳。

陶瓷/纤维防弹板广泛应用于单兵防护装备,研究其抗多发冲击性能对于减少士兵伤亡有重要意义。以Al₂O₃/超高分子量聚乙烯拼接防弹板为研究对象,针对弹着点不同位置开展了数值模拟,并与实验结果进行对比分析,验证数值模拟结果的可靠性。基于陶瓷和纤维破坏结果得出防弹板吸能与损伤特征的关系,有效计算下一次冲击的穿透概率。研究结果表明:第1发弹着点位于陶瓷片中心、两片接缝或四角拼接时,防弹板的破坏模式大致相同,接缝处陶瓷层抗冲击性能降低;第1发弹着点位于陶瓷片中心时,第2发子弹在两片接缝处穿透防弹板;随着两发弹着点距离越近陶瓷层吸收的能量越少,纤维层吸收能量越多;两发弹着点位于平行相隔和对角相隔时,中间陶瓷片未产生宏观破坏;当第1发弹着点位于陶瓷片中心时,第2次冲击的穿透概率为1.04%;当前第1发弹着点位于陶瓷片中心时,第2次冲击分别位于水平相邻中心、四角拼接、对角相邻中心时,第3次冲击防弹板穿透概率分别为5.45%、7.35%、5.05%;该方法可快速评估受损装备的抗多发侵彻能。

激光制导武器在现代战争中扮演着关键角色，通过利用激光来获取精确的制导信息来指导导弹等武器准确地打击目标，已成为影响战局和决定胜负的重要因素之一。概述当前世界上的典型半主动激光制导武器包括各类激光制导炸弹、导弹、结合了激光半主动制导的多模复合制导武器和目标激光指示器以及目前抗干扰方法的发展现状。在此基础上，深入剖析半主动激光制导武器原理和技术核心，并针对现存的技术挑战和发展障碍，提出未来半主动激光制导武器向着多模复合、多干扰融合、多防护结合和微型化、通用化和多用途化的方向发展。

针对国内缺乏基于实验伤道的数字人破片伤计算方法及模型系统化研究的需求,提出了实验伤道数字人破片伤模型构建方法,构建了高精度人体几何模型,通过开展破片侵彻生物组织试验及数值仿真研究获得了破片侵彻人体组织的实验伤道计算模型,明确了破片侵彻组织器官深度及孔径与人员损伤的量化判据,基于Qt平台和OpenGL技术开发了数字人破片伤计算软件,开展了单破片命中确定部位和单破片不同角度命中人体两种典型算例研究。系统地提出数字人破片伤计算方法并构建了高精度模型软件,可为战场人员破片伤损伤评估、杀爆类战斗部打击下减员预测以及人员损伤防护提供科学支撑。

针对无人机目标检测面临目标尺度极端变化、小目标高密度遮挡及复杂背景干扰等挑战，提出基于改进YOLOv10的无人机航拍小目标检测的跨层动态检测网络。通过设计双分支跨层特征融合金字塔网络替换原金字塔网络结构，解决传统方法对小目标细节保留不足的问题；设计通道混洗深度上采样模块，将通道混洗操作与深度可分离卷积结合，通过高频残差增强小目标边缘特征；采用端到端动态检测头替代原有的检测头，引入动态加权机制，使得每个位置的特征表示能够根据上下文信息自适应调整。实验结表明：所提检测网络在VisDrone2019验证集上的mAP0.5和mAP0.5：0.95分别达到53.3 %和33.2%，较YOLOv10s分别提升了12.7%和9%，模型参数量减少了23.7%，FPS达到79。所提算法在保证良好的推理速度上显著提高了检测精度，具有较大的实用意义。

在战场上的不确定区域、敌对环境和禁入地区等复杂地域环境中进行遇险人员搜救面临着效率低、定位准确性差等诸多困难，如何利用无人机等新兴装备提高遇险人员搜救效率成为国内外研究的热点。设计了一套由3架多旋翼无人机构成的搜寻定位无人机微型集群系统，该系统主要利用四旋翼无人机、光电搜寻载荷、宽带自组网电台和无人机地面站等设备，通过单无人机、多机协同等方式实现昼夜搜寻和协同控制。该系统对无人机小型化设计使操作人员易于背包携行，便于前出侦察以确定伤员位置信息与伤势情况；系统可对遇险人员进行精确定位，具有地形环境限制小、区域搜寻效率高的优势；无人机可实现多架无人平台间的多模式组网通信，同时地面控制站具备任务规划、对多架无人机进行任务航线设定、控制无人机进行编队飞行等功能，能够通过多机协同提升战场搜救效率。

磁场调制分数槽电机利用磁场调制效应取消了传统电力推进中的齿轮箱结构，简化了电力推进系统结构，降低了系统的机械噪声，且具有的功率密度大、转矩密度高等优势而适用于自主式潜航器电力推进领域。磁场调制电机可利用多个励磁磁密谐波协同工作，显著提升电机的转矩密度，但类型电机同时会调制出部分低次电枢磁密谐波，导致磁场调制类电机功率因数低、谐波损耗大以及转矩脉动大等问题，对自主式潜航器的隐身性和工作效率产生了负面影响。将从电机优化控制层面，重点介绍转矩脉动抑制、提高功率因数以及效率优化的控制策略。最后对此类电机在新能源发电、舰船推进和电动汽车上应用的技术现状进行总结，并讨论该类电机在自主式潜航器上应用的关键技术和发展方向。

针对现代战场对迫弹类目标外弹道轨迹及落点的快速精准预测需求,提出基于Transformer-长短期记忆(Transformer-Long Short-Term Memory,Transformer-LSTM)混合神经网络的迫弹外弹道预测方法。利用Transformer网络提取T~T+K时刻迫弹速度与三维坐标的内在联合特征,LSTM网络将该时间序列特征作为输入,映射出T+K+1时刻的三维坐标信息。为优化网络模型,研究并分析不同滑动窗口步长对外弹道预测模型收敛性能的影响。将所提混合网络与门控循环神经网络、Transformer-LSTM分别进行单步、多步和落点预测的对比分析。实验结果表明:新的混合网络对外弹道三维坐标的预测精度分别可达99.78%、99.72%、99.81%,均优于其他2个网络;新的混合网络的外弹道单步预测耗时仅为1.2ms,大幅度提升了预测精度与效率。新方法可实现精确且快速的外弹道及落点预测,为迫弹拦截任务提供更多的响应时间。

防雹增雨弹作为人工影响天气的核心装备,其自毁后形成的破片特性直接影响作业安全性与催化效能。聚焦弹体材料力学性能对破片成型的作用机制,采用试验、理论和数值仿真相结合的方法,分析S20钢、9260钢、D60钢及823钢在破片质量分布、形态特征及能量耗散等方面的差异。研究结果表明弹体材料的强度-韧性协同效应对破片断裂模式具有决定性作用:高强度材料(如9260钢)虽能形成均匀细碎破片(1~5g占比>60%),但韧性不足易导致局部能量集中;低强度高韧性材料(如D60钢)则因塑性变形显著而生成不规则粘连破片(10g以上占比达32%);相较之下,823钢凭借独特的力学性能(抗拉强度1000~1200MPa,冲击韧性40~60J),在爆炸载荷下实现了脆-韧断裂协同调控,破片质量集中分布于5g以下(占比85%以上),完全符合国家安全标准(B级,≤10g),且细碎破片(≤10g)占比达90%以上,显著降低了地面安全风险。所得成果为防雹增雨弹材料的优化设计提供了理论依据,对提升人工影响天气作业的安全性具有工程价值。

为研究铝粉含量对黑索今基含铝炸药能量输出特性的影响,开展铝粉含量为20%、30%、40%含铝炸药的自由场静爆试验。采用超压传感器测试自由场、地面冲击波超压-时间曲线,采用高速摄影仪捕获入射波、反射波及马赫波传播过程及爆炸火球变化过程,基于试验结果标定含铝炸药的Jones-Wilkins-Lee(JWL)-Miller参数。试验结果表明:铝粉含量由20%增加到30%,含铝炸药的地面反射波超压峰值和比冲量影响较小;铝粉含量由30%增加到40%时,地面反射波超压峰值降低幅度为2.17%~7.81%,比冲量降低幅度为0.29%~12.17%;铝粉含量由20%增加到40%,爆炸火球最大直径由6.48m增大到7.12m,爆炸火球出现减小趋势的时间由20ms延长到60ms;30%、40%含铝炸药的JWL-Miller参数预测爆炸冲击波参量(超压峰值、比冲量)与试验结果的最大误差分别为16.75%、-8.51%,平均绝对百分比误差分别为6.76%、4.14%。该研究成果可为含铝炸药的威力场预估提供参考与借鉴。

针对巡飞弹群协同执行侦察、打击和评估的任务分配问题，考虑任务时序约束、目标属性异构特征以及支持多弹共同执行一个任务的需求，提出一种基于联合投标的一致性包拍卖算法（Joint-bidding-based Consensus Based Bundle Algorithm，JCBBA），以实现异构任务分配。在构建弹群协同“察打评”任务分配问题的组合优化模型的基础上，基于CBBA架构，定制任务包构建机制、个体竞标策略和考虑联合投标的边际收益计算方法，实现无中心通信条件下时序任务协同分配的快速鲁棒求解。多场景仿真试验结果表明，JCBBA可以在满足多种约束的前提下实现时序约束任务的合理分配，性能对比试验结果表明JCBBA能够更好地权衡协同任务分配的求解时效性和结果最优性，求解耗时相比一致性联盟算法减少约40%。

为研究带空穴柱形装药壳体破片爆炸驱动特性,揭示空穴装药结构对壳体破片初速的影响机理,利用数值仿真研究不同空穴锥角下壳体破片爆炸驱动过程和初速分布规律。通过分析稀疏波传播路径、速度损失系数和破片加速过程,拟合了壳体破片初速沿轴向分布函数,计算结果与数值仿真结果之间的相对误差不超过15%。研究结果表明:稀疏波的提前产生和横截面装填比的降低是破片初速下降的主要因素;非起爆端破片初速随空穴锥角的减小和空穴锥顶高度的增大而减小;非起爆端反射稀疏波为近似平面波且与空穴表面呈一定角度,稀疏波到达壳体的时间与壳体的轴向位置呈线性正相关关系;横截面装填比与k呈二次函数关系,k为该横截面距非起爆端的长度和锥顶高度之间的比值,速度损失系数随比值k的减小呈指数形式衰减;研究成果可对破甲杀伤复合战斗部和带空穴结构的可变形破片战斗部的总体结构设计、材料选型及结构优化提供有益参考。

针对无人机航拍车辆目标检测中存在的多光谱特征失配、复杂场景干扰以及检测精度不足等问题，提出一种基于YOLOv10的多特征空间联合优化网络——多尺度门控融合网络（Multi-Scale Gated Fusion Network，MSGF-Net）。该网络通过双流特征提取并在主干引入门控局部-全局融合模块，实现可见光与红外特征在多特征空间中的有效交互与联合优化，缓解特征失配带来的影响并增强特征表达。在特征金字塔网络后，引入跨模态嵌入模块，逐像素加权融合多特征空间信息，进一步提升不同光谱特征间的互补性。在公开数据集DroneVehicle上的实验结果表明：MSGF-Net的mAP_0.5和mAP_0.5：0.95分别达到83.4%和63.9%，相较于单通道模型YOLOv10n有显著提升，且相比于C²Former和TSDADet等代表性的多模态融合算法提升超过9个百分点，结果有力地证明了模型在低光、雾天、遮挡等复杂场景下检测具有更优的鲁棒性和准确性。

针对现有可通行性分析方法对复杂越野环境下障碍物识别不完整、泛化性差的问题,提出基于开放词汇语义分割的障碍识别算法,可提取车辆周围环境中障碍物和地形的语义标签,能有效识别复杂越野环境下的未知障碍物,在数据集和实车环境中验证了其具备稳定、全面的障碍识别能力。在此基础上,利用语义标签和三维点云构建了多层2.5D地图,基于语义标签对地形的可通行等级进行初步分级;其次基于地面高程计算了地形平整度分数,测量特殊环境要素(如垂直墙)的几何参数,并结合履带车辆几何构型预测了车辆行驶位姿,量化由车辆坡道静态稳定性、地面语义标签和几何属性之间的耦合关系,进而通过代价函数综合评估车辆通行风险和代价,构建以车辆为中心的可通行性地图。通过与同类方法比较验证了所提方法的有效性和可靠性,提升了为无人履带平台的决策、规划和控制提供数据支持。

孔阵列陶瓷装甲作为一种新型防护装甲,通过孔洞设计有效突破了传统均质陶瓷装甲大范围脆性失效的局限性,且能在子弹与靶板相互作用时引入不对称力促使子弹偏转或断裂,可有效造成侵彻过程中的不稳定,从而降低其侵彻能力。采用有限元-光滑粒子流体动力学法自适应算法,建立7.62mm穿甲燃烧弹侵彻孔阵列碳化硼陶瓷靶板的数值模型,分析了不同弹着点位置、倾角及子弹旋转对孔阵列陶瓷靶板抗弹性能的影响。结果表明,弹着点位置对弹靶相互作用、孔阵列陶瓷靶板的损伤模式和抗弹性能有重要影响;当弹着点位于孔洞边缘时,子弹受非对称作用力出现弹体偏转,从而靶板抗弹性能提升;子弹斜入射冲击下,装甲通过进一步诱导子弹失稳而提升了其抗弹性能,靶板损伤范围增加;孔阵列陶瓷装甲对旋转弹体的抗弹性能优于无旋转弹体。

飞行器气动布局设计一直以来遵从着经验驱动的设计理念,基准外形的气动性能往往已经决定并限制了形状优化设计所带来的气动性能的提升。这种传统的设计理念无法得到颠覆性的气动布局形式。近年来,随着气动拓扑设计概念的兴起,气动拓扑设计方法得到重视并有望应用于未来飞行器新概念气动布局设计。以气动拓扑设计方法为主线,从气动拓扑表征方法和优化算法论述了发展历程,分析了现有方法在飞行器新概念气动布局设计的应用研究典型案例。首先,梳理了气动拓扑设计方法的发展历史;其次,综述了气动拓扑在飞行器新概念布局设计的应用研究进展;接着,总结了气动拓扑设计方法面临的挑战与难题,一个是气动拓扑优化处理高速可压缩湍流存在困难,另一个是飞行器流动拓扑流固界面光滑性不足;最后,展望了相关研究在未来的发展方向。

红外小目标检测在红外制导、跟踪系统等军事领域中有着广泛的应用,是红外图像处理中的一个重要方向。由于检测设备的限制和红外小目标固有信息的缺失,现有的检测方法难以满足实际的性能要求。为探索兼具轻量化和高检测精度的红外小目标检测模型,以YOLOv10n为基础,设计轻量且高效的YOLOv10n红外小目标检测模型(Lightweight YOLOv10n,L-YOLOv10n)。通过轻量级空间通道解耦下采样(Lightweight Spatial-Channel decoupled Downsampling,L-SCDown)模块替换YOLOv10n中的SCDown模块,以较低计算成本增强红外小目标的关键特征;采用轻量级具有2个卷积的跨阶段部分瓶颈(Lightweight Cross-stage partial convolution with Two Fusion layers,L-C2f)模块替代C2f模块,在降低计算成本的同时增强小目标边缘信息并提取多尺度特征。针对红外小目标像素少、前景与背景不平衡的问题,引入Focal Loss和更加聚焦的交并比(Focaler Intersection over Union loss,Focaler-IOU)损失函数,使模型更聚焦于难检测的目标。在公开数据集SIRST-V2和NUDT-SIRST上的实验结果表明:L-YOLOv10n的检测性能和资源消耗显著优于基于检测的模型,对于分割模型,L-YOLOv10n的检测性能略低于基于Transformer的分割模型,但是L-YOLOv10n的资源消耗显著优于其他模型;在NUDT-SIRST数据集上的泛化性能也远高于绝大多数的红外小目标检测模型。研究结果表明,新提出的模型在资源消耗和高精度检测之间取得了平衡,具有一定的实用性。

地面无人车辆在非结构化环境中行驶时,负障碍物对车辆行驶安全构成了重大威胁。然而,现有的负障碍物检测研究中,基于相机的检测方法不能良好适用于光照条件差、背景复杂的非结构化环境,而基于激光雷达的负障碍物检测方法大多从机械式激光雷达线束特性出发进行设计,通用性差。为此,提出了一种兼容性强且具备良好扩展性的负障碍物检测方法,能够适应不同类型的激光雷达,并实现高精度的负障碍物检测。方法针对点云数据进行预处理,提取地面感兴趣区域并进行点云的姿态矫正;采用自适应分辨率极坐标栅格化技术,增强点云数据的空间表示能力;设计了负障碍物栅格特征描述子,结合点云的空洞特性、高度差异和最小高度等多个特征,提取潜在的负障碍物区域;引入多帧融合策略,通过地图重投影和基于贝叶斯规则的概率更新,最终输出高精度的负障碍物表面占据范围。实验结果表明,所提出的方法同时适用于不同扫描方式的激光雷达,能够在复杂非结构化环境中有效识别负障碍区域,具有良好的通用性与检测精度。

比例伺服阀作为导弹发射平台、坦克、火炮等国防重载液压驱动系统的核心元件,由于其阀芯运动系统受到磁滞、液动力及Stribeck摩擦等复杂动态特性的制约,使得传统比例-积分-微分(Proportional-Integral-Derivative,PID)控制方法难以突破性能瓶颈。为此提出一种融合参数自适应律与扩张状态观测器(Extended State Observer,ESO)的电液比例伺服阀自适应自抗扰控制器(Adaptive Active Disturbance Rejection Controller,AADRC)。通过建立阀芯运动的位置环状态空间模型,解析其非线性动态耦合机制;针对液压阀弹簧刚度、黏性阻尼系数等参数不确定性,设计参数自适应律在线估计未知参数,并利用ESO对磁滞-液动力-未建模摩擦复合非线性动态进行补偿。基于Lyapunov稳定性理论,严格证明该控制器可保证闭环系统状态、参数估计及干扰观测误差的全局一致最终有界性。对比实验结果表明:与PID控制器及基于标称模型的鲁棒控制器相比,新提出的AADRC在常速(0.5Hz)和高速(2.0Hz)正弦工况下均具有最小稳态跟踪误差;在三角波工况下能有效克服换向时的滞后。

针对二维场景中空地导弹攻击地面运动目标问题，提出一种考虑落角约束、落速约束及视场角约束的多项式制导律。基于多项式成型理论，将视线角构造成相对距离的多项式函数，利用落角约束等边界条件，得到多项式系数的代数关系式。针对落速约束要求，将未知的多项式系数设计为控制参数，采用迭代学习方法对其进行逐次更新，进而得到标称制导指令。考虑导引头存在的视场角边界限制，基于控制障碍函数方法建立安全集合并构建优化问题，对标称制导指令进行修正以保证视场角始终保持在约束边界内。通过数值仿真验证了所提出的制导律能够在保证命中目标的同时，还能满足落角约束、落速约束及视场角约束。

针对火炮装备模块化设计中存在的通用模块总体设计不足及适配性评估欠缺的问题,提出一种面向多平台通用的模块化火力系统设计方法。以某大口径火炮为研究对象,采用参数化建模与多级优化算法,构建基于发射动力学的模块化设计流程,开发相应的适配性评估方法及工具,并运用该适配性评估工具对某火力系统在四型底盘上的通用性设计进行评估。研究结果表明:履带式底盘可完全适配,轮式底盘需降低装药量,车载式底盘需调座圈位置,两栖式底盘需减重55%以上;该设计流程和评估方法显著提高了火炮装备的仿真和优化设计效率,且对于更多设计变量和工况的同类问题可直接应用,为武器装备模块化设计和优化提供了有力的技术支撑。

防弹头盔是防止士兵头部受到弹道冲击和爆炸冲击伤害的关键防护装备,头盔缓冲系统在减缓弹道和爆炸冲击毁伤效应方面起着重要作用。为提高头部防护装备整体防护能力,将剪切硬化凝胶(Shear Stiffening Gel,SSG)引入乙烯-醋酸乙烯共聚物(Ethylene-vinyl Acetate,EVA)泡沫中制备了一种新型EVA/SSG缓冲泡沫材质衬垫。利用弹道冲击实验平台与仿真头部模型,分别对装配有普通EVA和EVA/SSG缓冲泡沫衬垫的防弹头盔进行了弹道冲击测试,对冲击过程中头模表面冲击力与头部质心加速度随时间的变化规律开展研究,并进行弹道仿真有限元分析。实验和仿真结果表明,弹道冲击条件下装配有EVA/SSG泡沫衬垫的头盔能将头模表面峰值压力与头模质心加速度峰值降低20%以上,使得人体头部受伤概率显著降低。

针对自然破片战斗部爆炸事故风险评估中的关键问题,提出了一套完整的参数化综合分析方法。通过系统整合破片形成有限元模拟、破片远距离精确弹道计算、三维命中概率评估和人体损伤量化等关键环节,建立了多尺度耦合的风险评估体系。在破片运动学建模方面,开发了基于人工神经网络的气动力代理模型,通过引入破片球形度参数和马赫数双变量,大大提升了自然破片随机翻滚状态轨迹计算的精度;在危害效应评估方面,创新性提出三维饼状靶板模型,结合人体几何参数,将弹道轨迹及人员的相对位置引入破片命中人员的概率计算中;在风险量化方面,构建了融合简明损伤定级标准(Abbreviated Injury Scale,AIS)中损伤等级与破片动能分布的多层级概率评估框架。以155mm弹体为典型案例验证表明:该方法不仅可以通过环形均匀安全距离来描述破片危险性,还可以生成破片危险概率的二维空间分布。研究实现了破片初始随机性、运动复杂性与损伤渐进性的全过程量化表征,为弹药储运安全距离动态划定、靶场安全区优化设计以及工业爆炸防护提供了新的分析工具和决策支持。

针对低信噪比环境下复杂多类雷达信号调制识别准确率低的问题,提出一种基于时频融合特征与多尺度双重注意力网络的新方法。通过应用平滑伪Wigner-Ville分布、傅里叶同步压缩变换和基于变分模态分解的希尔伯特黄变换3种时频分析方法,并结合去噪预处理技术,将雷达信号转换为三通道时频特征图,显著增强了特征的稳健性与表达力。设计了一种多尺度双重注意力网络,通过多尺度通道注意力机制实现跨尺度信息融合与噪声抑制,同时利用多尺度空间注意力自适应感知雷达信号的时频结构,并通过门控融合与残差连接技术进一步整合信息。实验结果表明,在信噪比为-10dB的条件下,新方法对12类典型雷达信号调制方式的平均识别率达到98.99%,显示出良好的稳健性。

针对空基杀伤链网络的关键边识别难题,提出一种基于深度强化学习的自适应关键边检测框架。该方法运用复杂网络对空基杀伤链建模;引入回溯搜索思想,提出一种模板杀伤链搜索方法;基于强化学习构建分层经验回放机制与动态ε-贪婪策略相结合的关键边探索范式,通过多维度状态表征实现关键边的精准定位。实验结果表明:在模拟空基杀伤链网络测试中,新方法的Top-10识别准确率达到85%,较传统介数中心性方法提升89.5%,比深度Q网络基准提升19.7%;在网络鲁棒性指标方面,全局效率下降率η较边介数提升37.4%,最大连通分量保留率预测误差控制在5%以内。

不同入射角下爆炸冲击波与典型材质作用后的反射压力会造成严重的毁伤,目前关于冲击波与不同典型材质作用后反射压力计算尚不完善,因此研究不同入射角下冲击波与典型材质的相互作用具有重要意义。为了探究爆炸冲击波与不同典型材质作用后的反射超压,获取入射压力、不同入射角对反射压力的影响,利用冲击波波阵面上的质量和动量守恒基本关系式,以及花岗岩、空气和45^#钢的状态方程,推导出不同入射角下爆炸冲击波不同典型材质间反射压力的大小。针对上述问题开展了炸药在不同炸高下爆炸试验,测量空气自由场和冲击波遇到典型材质(45^#钢和花岗岩)反射后压力值。通过将理论计算结果与试验数据进行比对验证,对比结果表明:该理论模型预测结果与试验结果一致,能有效的预测不同入射角下,冲击波作用到不同典型材质下的反射压力值的大小,为后续爆炸冲击波与不同典型材质的反射计算提供理论支撑。

为研究纳米铝颗粒在含铝炸药爆轰产物气氛中的后燃反应机理,采用反应力场ReaxFF-lg结合反应分子动力学方法,模拟了10nm ANP在CL-20主要爆轰产物(CO₂、H₂O、CO和N₂)构成的高温高压环境中(2500~3500K)的燃烧过程,从原子尺度揭示其在多组分氧化性气氛中的反应机制。结果表明,随温度升高,H—Al和H—C键生成量减少,说明高温不利于氢相关稳定结构的形成;CO₂的产物比例是决定爆温的关键因素,且在2500~3500K范围内,CO₂比H₂O具有更强的反应活性,在促进铝氧化和能量释放中起主导作用。所以,提高爆轰产物中CO₂的比例,有助于调控爆温并提升ANP的燃烧效率,从而实现更充分的能量释放。为高威力炸药配方的科学设计提供了理论参考。

针对高速侵彻过程中涉及的大变形、损伤与断裂等复杂物理现象,基于光滑粒子流体动力学方法,开发了用于弹丸侵彻薄金属靶板的并行数值模拟方法。为准确描述材料在高速载荷作用下的力学响应,采用简化Johnson-Cook损伤模型。为解决SPH仿真中粒子数量剧增带来的高昂计算成本问题,将计算域划分为子域并将粒子信息在子域间传递,开发并实现了基于MPI的CPU并行求解器。将模拟结果与文献实验数据对比,对应8mm和10mm厚靶板的工况,预测的最大误差分别为7.86%和5.44%,验证了该数值方法在预测剩余速度和侵彻过程方面的精确性。对并行框架的加速性能进行了系统评估,该框架能显著提升计算效率,在处理一个包含约179万粒子的中等规模问题时,使用54个CPU核心可达到0.76的并行加速效率。该并行SPH框架在保证仿真精度的前提下,成功将计算能力扩展至更高量级,能够处理超过一亿个粒子的大规模仿真。

针对三维场景下临近空间高速机动目标的协同拦截问题,提出一种基于虚拟目标点的逆轨协同围捕方法。通过分析目标的机动范围,结合拦截弹导引特性,推导弹群理想攻击时间的计算方法,将高速机动目标的围捕问题转化为特定时间与特定角度命中空间固定平面上某一点的问题。基于理想攻击时间与攻击角度,在空间中选取虚拟目标点进行引导,使拦截弹的命中角度符合逆轨拦截条件,从而降低对拦截弹速度的需求。通过数值仿真,对典型C形和S形两种机动的目标进行拦截试验。仿真结果表明,所提方法能够成功拦截不同机动强度C形和S形机动目标,且弹群最小脱靶量小于3m,命中角度能够满足逆轨拦截要求,具备较好的适应性。

为对履带式动力平台进行评估,提出一种基于微运动片段的多路面三维度工况构建方法,旨在解决履带式车辆工况构建中路面类型多、短行程片段较长及影响因素维度多等问题。通过对采集的履带车辆行驶数据进行清洗,并提取行驶片段的速度、角速度及地面行驶阻力系数等三维度数据,结合K-means聚类方法,将行驶片段分类为铺面路、砂石路和起伏土路3种典型路面。依据短行程片段的最小加权三维变化率,将其切分为微运动片段,并进行特征提取与聚类分析。基于微运动片段马尔可夫转移概率构建三维度循环工况,并提出相应的综合评价体系。构建的工况总时长约2000s,3种路面的平均特征覆盖率达到94.63%,真实反映了履带式车辆的行驶特性,具备较高的代表性,为履带式车辆的仿真和台架测试提供了有效工具。

自杀伤链概念提出以来，各作战域杀伤链尤其是空中杀伤链在信息化、智能化战场上扮演着越来越重要的角色。空中杀伤链的构建工作包括链路设计、链路贯通和链路验证等，需要协调多方人力、物力共同完成，具有极强的系统特点和工程实践性。但是现有与空中杀伤链相关的研究大多停留在理论层面，验证方法多为理论推导或仿真推演，无法有效指导空中杀伤链的构建实践。鉴于此，基于系统工程原理，结合实践经验提出空中杀伤链的构建方法，使用SWOT分析法研究分析空中杀伤链，凝练链路构建的基本原则，建立空中杀伤链的霍尔三维结构模型，理清链路构建的基本逻辑，基于解析结构模型设计空中杀伤链，清晰地体现系统结构特点。针对所提空中杀伤链构建方法进行实例验证，建立信息传输网络，贯通装备节点，开展正交试验设计与评价指标体系设计，获得了链路闭合时长、链路可用度、节点匹配性、目标毁伤程度等一系列试验结果，证明了基于系统工程原理的空中杀伤链构建方法可以有效合理地指导空中杀伤链的构建实践。

针对主流的基于Transformer的红外与可见光图像融合方法存在的参数量大、计算复杂度高等问题,提出一种Mamba赋能的三支路生成对抗网络的红外与可见光图像融合方法。在生成器网络中,设计3条既独立又协同工作的特征提取和融合支路,其中红外和可见光支路通过浅层特征提取模块和Mamba块分别提取红外和可见光图像中的全局特征,并将提取到的全局特征逐级集成到基于卷积神经网络的中间融合支路中,从而实现全局和局部特征的充分交互和融合。通过生成器与两个判别器(红外判别器和可见光判别器)间不断地博弈训练,迫使生成器提高其生成融合图像的能力。在公开数据集上的实验结果表明,新方法在定性的视觉效果和定量的客观指标两方面均总体优于对比方法。

烧蚀磨损与疲劳裂纹是造成火炮身管失效的关键因素，烧蚀磨损会导致射击精度降低，而疲劳裂纹扩展则会导致身管强度不足继而引发膛炸，对身管发射安全性构成潜在威胁。为此，提出一种基于疲劳断裂仿真的火炮身管孪生模型构建方案，即通过构建高保真度的身管几何与有限元模型，并综合考虑高温、高压载荷及其耦合作用，以及涂层、自紧力等结构和制造因素的影响，对疲劳裂纹扩展行为进行仿真模拟，在阐明身管内壁微裂纹扩展规律基础上构建身管数字孪生仿真模型，基于身管外壁面应变的火炮身管健康监测和剩余寿命评估方法为基础，实现身管裂纹扩展损伤参量实时在线检测，该方案可以为最终构建虚实交互的火炮身管数字孪生体奠定基础，也可为预警身管膛炸、实现身管寿命动态预测提供新的技术路径。提出火炮身管数字孪生模型构建关键技术，对其它身管类武器装备开展数字孪生研究具有一定借鉴作用。

滚动轴承是大量旋转机械中的关键部件，其剩余使用寿命(Remaining Useful Life，RUL)预测问题关系到设备能否安全稳定运行。为解决目前RUL预测精度低的问题，提出一种在频域上结合时间卷积自编码器(Temporal Convolutional Autoencoder，TCAE)和Informer网络的滚动轴承RUL预测方法(TCAE-Informer)。所提方法设计了一种TCAE，面向滚动轴承不同时间样本的频域信号，自适应地挖掘更能反映滚动轴承全寿命退化周期的深度特征；搭建起一个Informer网络模型，借助其在长序列信息上的学习优势，有效拟合出深度特征与滚动轴承RUL的映射关系，进而实现滚动轴承RUL预测功能。使用XJTU-SY轴承数据集的对比验证，对照3种RUL预测结果评价指标，所提方法在不同的工况条件下，相比现有的多种方法均能够实现较为准确的RUL预测效果，证明了所提方法具有优越的RUL预测能力和泛化能力。针对不同方法进行了抗干扰测试，所提方法在不同噪声条件下均展现出了更优的RUL预测效果，证明了所提方法具有良好的RUL预测抗干扰能力。