为了解决航空磁探测中水下潜艇目标信号被强磁背景噪声和干扰淹没的问题，提出一种联合估计检测方法。针对潜艇目标基于磁偶极子建立目标磁场光泵测量信号模型，确定了目标信号模型主要由位置三分量x、y、z，目标磁矩三分量M_x、M_y、M_z以及航向角θ等7个未知参量决定。使用光泵磁探仪的观测样本，根据潜艇目标先验信息，基于遗传算法使用Fréchet距离构造适应度函数，搜索得到目标未知参量。根据生成的目标估计信号，构造了平均相关检验统计量，并设计了使用目标估计信号的联合估计检测器。研究结果表明：联合估计检测器在低信噪比条件下仍具有良好的检测能力；相对于传统的正交分解检测和动目标航空磁异常检测，使用目标估计信号的联合估计检测器能够降低虚警概率，提高信噪比，使检测性能更优。

弹底间隙是自动武器总装中典型的装配要求，直接影响到武器性能和安全。为研究实际工况下的自动武器弹底间隙，提出基于有限元分析的零件装配变形计算方法，建立了考虑变形的自动武器装配公差分析模型。针对某闭锁片偏移式机枪弹底间隙问题，建立了闭锁机构零件变形分析模型，分析了考虑温度引起变形下的弹底间隙变化，研究了不同温度对弹底间隙的影响，复进到位撞击引起的变形对弹底间隙的影响，以及发射过程中零件变形的影响。结果表明：考虑枪管弹膛温度引起的零件变形时，随着温度升高，弹底间隙分布中心发生明显偏移，分布范围收缩，弹膛温度在300~600 ℃时弹底间隙最大减小0.015 mm；考虑复进到位撞击引起变形时，弹底间隙增大0.02 mm；发射过程中闭锁机构零件弹性变形量为0.14 mm，考虑发射过程变形影响，当最大闭锁间隙为0.38~0.47 mm时弹壳不会发生横断，当最大闭锁间隙为0.47~0.48 mm时弹壳会发生横断。

火药气体在高温环境下会发生电离形成热等离子体，从而具有良好的导电性。针对高温火药气体对武器身管产生热烧蚀的问题，提出一种应用磁控等离子体降低身管内膛表面温度的方法。运用磁流体描述法构建高温导电气体在圆筒结构中的湍流耗散模型，研究了不同磁场方向对导电气体黏性效应及腔体壁面温度的影响，并采用红外热成像技术测试了同轴磁场对导电气体传热特性的影响。结果表明：与流动方向相垂直的磁场，可以有效地降低导电气体的湍流动能和湍流黏度，削弱其传热能力，并且流动分布出现各向异性特征，沿磁场方向的湍流动能和湍流黏度要低于垂直磁场方向；施加同轴磁场可以限制带电粒子的径向扩散，减少导电气体对圆筒壁面的传热量，从而降低壁面温度。

以某穿甲弹近炮口处膛炸故障为背景，针对膛内存在异物时弹体和身管动态响应进行数值仿真，探讨膛炸机理并为故障分析与归零提供依据和参考。设定了两种典型异物阻滞形式：一是 异物阻滞造成弹体速度急剧下降或卡膛；二是弹体直接高速冲击膛内沙土类异物。采用有限元分析AUTODYN软件进行了多种不同工况数值计算，得到了弹体速度急剧下降时弹底燃气流场压力特征、身管变形与破裂形态，以及弹体高速冲击沙土类异物时结构动态响应、身管变形与破裂形态。研究结果表明：弹体膛内突然受阻和速度急剧下降，导致底部燃气中形成激波和局部高压区，局部高压区的存在可造成膛炸；弹体膛内近炮口处高速冲击沙土，身管受到复杂的强动载荷作用并可造成膛炸；数值仿真结果与实际故障情况相吻合并得到了故障复现试验的验证。

针对以气体发生剂为动力源的子弹药气囊抛撒数值模拟问题，采用LS-DYNA有限元软件，建立了以燃气质量流率-时间历程曲线为输入条件的子弹药气囊抛撒任意拉格朗日-欧拉流体与固体耦合计算模型，提出了采用内弹道理论和密闭爆发器试验求解气体发生剂名义燃速方程和燃气质量流率-时间历程曲线的方法。通过对装填不同药量氮气发生剂的典型子弹药气囊抛撒结构数值模拟，得到该抛撒结构下子弹药出舱速度、过载峰值随气体发生剂药量的变化规律，验证了弹箍对子弹药抛撒的促进作用。试验验证结果表明，所建立的数值模拟计算方法能较好地预测子弹药抛撒运动参数。

为了指导无伞末敏弹等气动非对称弹丸的结构设计和气动设计，建立了气动偏心弹丸在三次方非线性静力矩和二次方非线性赤道阻尼力矩作用下的攻角方程，运用平均法求解了方程的近似解析解及其线性变分方程。在此基础上，根据Hurwitz判别准则，得到了气动偏心弹丸做强迫圆锥运动的渐近稳定条件，分析了该条件的物理意义，并应用数值计算算例对该条件进行了验证。结果表明，当自转角速度和气动偏心角满足一定的约束条件时，三次方非线性静力矩和二次方非线性赤道阻尼力矩作用下的弹丸可以实现固定攻角的稳定强迫圆锥运动。

为研究平头弹低速冲击下薄钢板的穿甲破坏机理，开展了一系列弹道试验。对比分析了不同初始速度下的弹体变形以及靶板破坏模式。采用非线性有限元分析ANSYS/LS-DYNA软件，对弹靶作用过程进行了数值模拟。根据试验结果确定了碟形区最终变形挠度的拟合函数，在此基础上对弹体和靶板的塑性变形能进行了理论分析，同时利用能量守恒原理建立了平头弹低速侵彻薄钢板的剩余速度计算模型。结果表明：平头弹低速侵彻下会发生一定程度的墩粗变形；平头弹低速侵彻下靶材主要为拉伸与剪切混合失效，靶板相应的失效模式为带有碟形变形的拉伸与剪切混合失效模式；弹体剩余速度的理论模型与试验结果吻合较好，有效地验证了该理论模型的适用性。

研究了近场动力学非普通状态理论中运动方程求解的动态松弛方法，并引入沙漏力控制求解过程中的零能模式。在考虑损伤对近场动力学力状态影响的基础上，提出通过影响函数引入损伤的方法，从而考虑损伤对近似变形梯度和变形张量的影响，解决了发生损伤处的应力释放问题。该方法应用于高聚物粘结炸药巴西圆盘实验的损伤破坏行为模拟，结果表明改进后的方法获得的结果与实际更为符合。

低速旋转尾翼稳定弹飞行过程中存在着气动交联、惯性交联和控制交联，为了实现稳定飞行，有必要进行解耦控制器设计。鉴于模型预测控制方法虽然具有较好的解耦能力和对建模精度要求不高的优点，但存在计算量大的问题，为此提出一种基于指令滤波器的离线模型预测控制方法。通过离线求解控制参数阵和在线查表应用的方式，将大量计算工作转为离线进行，以满足实时控制需求。将指令状态和系统输出跟踪误差积分引入预测模型中，充分利用被控对象和指令模型的动态特性，使得离线求解的控制参数阵能够较好地应对指令信号的变化。基于旋转尾翼稳定弹姿态控制进行仿真，对算法的有效性进行了验证，结果表明所设计的控制器能够确保飞行指令的稳定跟踪。

针对无数据链支持的作战条件下，仅利用导弹主动雷达导引头量测的弹间相对位置和相对速度等参数，基于多智能体一致性理论，提出一种适用于解决领从结构导弹编队队形控制问题的制导律算法。该算法在实现过程中无需各弹之间进行数据通信，即无需弹间数据链传递编队成员的绝对位置信息，就可实现既定队形的收敛和速度一致。应用代数图论证明了闭环制导控制系统的渐进稳定性，并基于坐标变换和导弹运动学方程，建立了编队控制过程中所需的导弹控制力模型。仿真结果表明该算法有效，适用于导弹编队系统的总体设计。

单一雷达制导的空地导弹在攻击地面群目标时，往往因为末制导阶段雷达导引头不能锁定单一目标而导致攻击失败。针对该问题，提出一种雷达与红外复合制导方法。建立四波束天线雷达导引头模型和六辐射计红外导引头模型，设计一套包含雷达单独制导、雷达与红外共同制导和红外单独制导3个阶段的雷达与红外复合制导方案，实现空地导弹对地面群目标攻击过程的仿真。以导引头误差角、导弹过载以及脱靶量为指标，对比分析单一雷达制导模式和复合制导模式下的攻击效果。仿真结果表明，在目标数量较多的情况下，相对于单一制导模式，复合制导模式下的导弹过载更稳定，命中率更高。

为了分析水雾对舰船舱内爆炸冲击波的耗散与衰减作用，通过舱内装药爆炸试验研究方法，在有限空间爆炸舱中心设置爆源，测量并对比在有无喷雾工况下舱内典型位置的壁压和准静态压力。结果表明：在水雾抑爆的舱内爆炸试验中，水雾对舱内爆炸载荷的准静态压力和超压峰值削弱作用明显，其中27.5 g梯恩梯爆炸角隅位置的初始冲击波超压衰减率为26.47%，二次反射冲击波波峰值衰减率达到27.27%，准静态压力衰减率达到31.82%；喷雾液滴分布特性相同情况下，随着装药量增加，水雾对冲击波和准静态压力的衰减效果不断降低。

在带详细化学反应机理的气相爆轰过程数值模拟中，化学反应源项的刚性和非线性会使计算花费大量时间。为了提高化学反应的计算效率同时不降低计算精度，针对包含氢气与氧气详细化学反应机理的二维气相爆轰过程，提出了各线程独自建表和所有线程共有单表两种基于多线程并行的动态自适应建表（ISAT）算法，以取代原始的直接积分（DI），在不损失计算精度的条件下提高计算效率。两种并行算法分别采用了各线程独立建表和所有线程共建单表的方式，以此分析建表方式对计算效率的影响。在此基础上，还分析了建表容差判据和数值格式对计算效率的影响。研究结果表明：基于ISAT的并行算法在所有条件下均能提供与DI结果相当的计算精度，各线程独立建表的计算效率较共建单表的方法有更高的计算效率，其化学反应计算的加速比为2.17~2.43；并行建表算法不仅能够准确地描述二维气相爆轰波的传播过程，还可以提高化学反应流并行计算的计算效率。

在具有带宽不对称特点的卫星网络中，反向(地对空)链路带宽较小，更容易发生拥塞。当反向链路发生拥塞时，可以通过减小发送端的发送窗口来降低拥塞，但是这也降低了网络正向(空对地)链路的吞吐率。针对以上问题，提出了基于正向时延的TCP Vegas正向拥塞控制（Vegas_FD）算法。该算法通过测量数据分组的正向延迟时间，判定通信链路是否发生拥塞，并根据通信链路不同的拥塞类型采取不同的控制策略，使拥塞控制算法在反向链路发生拥塞时仍保持较高的吞吐率，适应了卫星网络带宽不对称特性。基于网络仿真软件Opnet进行了实验，结果表明，在卫星网络中Vegas_FD算法比Vegas算法、Westwood算法吞吐率性能明显提高，验证了该算法的有效性。

设计了一种基于新型复合柔性铰链的紧凑型压电式偏摆平台。针对该平台，提出一种 二级放大柔性驱动铰链机构，对其运动范围进行了解析求解和有限元分析；给出该压电偏摆平台的结构和工作原理，并测试了平台原型的偏摆角范围和固有频率；在偏摆角度标定的基础上开展了一系列开闭环实验，进行性能检验。实验结果表明:该偏摆平台的角度定位分辨力为1.5 μrad；基于闭环控制方法，对阶梯状阶跃信号进行定位的稳态峰峰值误差为4.2 μrad，处于稳态值±3 μrad之间,可以实现较好的定位效果；在准静态范围内对偏摆角的闭环定位控制比开环具有更好效果,闭环跟踪1 Hz三角波时的定位误差占满量程的1.9%，与开环误差25.0%相比具有明显下降。

针对超声速燃气射流在静水介质中扩展的复杂多相流动问题，在压力水筒中开展了固体火箭发动机水下点火实验；基于雷诺时均Navier-Stokes方法和流体体积模型，对相同工况进行了燃气与水耦合数值求解。研究结果表明：水下燃气射流迅速建立超声速流动后，高速射流的冲击作用导致燃气泡呈现出帽状特征，并逐渐演变为类椭球体的气囊，平均轴向扩展速度约为40 m/s；燃气泡内部流动结构复杂，存在两个剪切涡环与重复出现的激波胞格，射流边界与燃气泡边界的相互作用会导致射流后续演化的不稳定；燃气扩展时通过压力波在水流场中产生高压区，其压力峰值在振荡中逐渐与环境压力匹配，喷管堵盖打开压力、出口截面积是影响推力峰值的重要因素。

对激光经气泡、水体散射后偏振特征的变化进行理论分析，研究舰船尾流的几何模型和气泡分布规律，提出了一种基于偏振特征的激光尾流探测方法。利用偏振光探测优势对探测器进出入气泡尾流的舷别信息进行分析，对所提出的方法进行了可行性实验研究。实验结果表明：偏振光探测装置可有效地分辨尾流区和非尾流区的散射光回波信号；当激光通过不同尺度、不同密度气泡区域时，探测器接收到的回波信号亦不同，且信号特征有规律可循。该方法能初步对尾流的舷别信息进行甄别，为尾流自导鱼雷探测舰船尾流从而进行目标跟踪提供了依据。

为了研究陶瓷与芳纶层合板叠层结构在中高速弹丸侵彻作用下，陶瓷面板对芳纶层合板抗侵彻性能的影响，开展了13.5 g破片模拟弹丸以中高速冲击8 mm厚芳纶板、16 mm厚芳纶板、3 mm厚SiC陶瓷+8 mm厚芳纶板、3 mm厚Al₂O₃陶瓷+8 mm厚芳纶板4种靶板的抗侵彻性能试验。分析了有无前置陶瓷板，芳纶板受到冲击作用后，弹丸及芳纶板变形模式的差异、靶板单位面密度吸能的区别。研究结果表明：前置陶瓷板情况下，弹丸变形较大并伴随着质量磨蚀；前置陶瓷板降低了芳纶板的剪切破坏程度，增加了拉伸变形和层间分层范围；前置陶瓷结构相对于纯芳纶结构在弹速较高时抗侵彻能力较强。

为了揭示冲击压力对PZT-5H压电陶瓷电输出特性的影响，利用自行建立的聚偏氟乙烯冲击压力测试系统和压电陶瓷电输出性能测试系统，以一级轻气炮作为加载手段，开展了柱状铝合金弹丸分别以195 m/s、487 m/s、532 m/s和613 m/s的速度垂直撞击复合靶板（钢片-压电陶瓷-有机玻璃）的实验。利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA进行弹靶碰撞的有限元分析，分析了不同速度下PZT-5H的冲击压力时程。根据实验系统建立了弹靶接触时应力波传播的简化模型，并通过模型计算出复合结构中PZT-5H压电陶瓷承受的冲击压力峰值。运用实验得到的冲击压力时程、压电陶瓷输出电压时程和储能电容充电电压时程，分析了不同峰值压力脉冲作用下PZT-5H压电陶瓷电输出特性的变化规律。研究结果表明：冲击压力峰值的计算结果与仿真结果、实验测量结果趋势吻合；冲击压力峰值在200~700 MPa范围内时，PZT-5H压电陶瓷输出电压峰值随着冲击应力峰值的增加而增大，且近似呈线性关系；在高速撞击PZT-5H压电陶瓷过程中动能与电能的能量转化效率较低，当储能电容量与PZT-5H压电陶瓷电容量比值为5.9∶1时，压电陶瓷的能量转化率为1.1%.

现有机械零件剩余寿命预测模型在建模过程中，无法同时采用已有数据库数据及被预测产品实时退化数据，为了弥补其不足，提出一种支持向量机（SVM）和非线性卡尔曼滤波相结合的机械零件剩余寿命预测模型。根据现有全寿命试验数据训练所得的SVM回归模型，建立非线性卡尔曼滤波状态更新方程，依据机械零件退化特征构造时间更新方程，设定初始剩余寿命值及其方差，通过逐步迭代计算各时刻剩余寿命估计值及一定置信水平的置信区间。该计算模型能够充分利用现有零件与同类零件全寿命试验数据和被预测零件的实时状态退化数据，实现剩余寿命预测。以某型号滚动轴承为例，验证了所提出剩余寿命预测模型的精度、稳定性及工程应用价值。

基于定容燃烧弹，利用球形发展火焰和纹影法研究了在初始压力0.3 MPa、当量比1.0条件下，不同初始温度、稀释率时的天然气预混燃烧等量影响关系。分析了拉伸火焰传播速度、无拉伸火焰传播速度、马克斯坦长度、层流燃烧速率及NO_x排放变化规律。结果表明：在拉伸火焰传播速度相近组别的工况点，无拉伸火焰传播速度、火焰发展期、燃烧持续期近乎相同，但层流燃烧速率存在较大的差异；在稀释率较小阶段，无拉伸火焰传播速度和层流燃烧速率受稀释率影响比受初始温度影响更大。进一步研究发现：温度差50 K与稀释率差2%具有一定等量影响效果；相近拉伸火焰传播速度组别的边界条件下，相比更小初始温度与稀释率工况点，更高初始温度与稀释率工况点的NO_x排放量更低。

针对光学透射式汽车抬头显示器(HUD)增强现实系统的虚实注册问题，提出一种无标识虚实注册方法。介绍了HUD系统组成，并对系统各部分进行坐标定义；建立了各坐标系转换关系，得到初始注册矩阵。随后获取图像对，对图像进行特征提取，利用最小化灰度测量误差方法建立图像间的关系。采用非线性优化方法求解公式，对相机姿态进行估计，得到当前状态下的注册矩阵。通过合成初始矩阵与当前矩阵得到HUD系统的虚实注册矩阵。实验结果表明，系统的注册值与真实值相关距离为0.088 9，满足注册精度要求，且对比于其他方法，算法速度有所提高。

建立偏导射流伺服阀前置级流场精确且完整的数学模型，对伺服阀先导级设计和研究有着重要作用。将射流过程分为初次射流、偏导板压力恢复、二次射流、接收口压力恢复4个阶段，在前置级二次射流过程中分别采用不同理论模型来构建前置级流场完整的数学模型，对射流形态的演变过程进行了描述。分析发现，油液射流进入前置级流场与偏导板侧壁发生撞击，流动形态发生改变，一部分油液沿侧壁反向流出偏导板，另一部分油液流速降低在下游形成高压区。油液流出偏导板时受到分流器的作用，分别流入不同通道。根据节流模型流量和压力特性公式求得了压力增益，并建立起负载压力与偏导板偏移量之间的数学关系。数值模拟过程中，采用不同湍流模型对前置级流场压力分布进行了分析。通过数值模拟仿真结果、外特性实验结果与射流模型计算结果的比较和分析，验证了该模型描述射流特性的有效性和合理性。

为提高冷滚打成形花键的表层性能，以渐开线花键为研究对象，采用轮廓法进行冷滚打花键残余应力空间分布测量。对实验结果进行分析，研究冷滚打成形参数对花键齿廓齿根、分度圆和齿顶处残余应力分布规律以及残余压应力层深度分布规律的影响。结果表明：冷滚打花键的齿廓表层是残余压应力，分度圆处表层深度为0.35～0.45 mm的残余压应力较大；齿根处形成的残余压应力高于分度圆处和齿顶处的残余压应力，齿顶处形成的残余压应力值最小；冷滚打转速增大引起冷滚打花键齿廓表层残余压应力峰值的增加和残余压应力层深的下降，花键进给量增加使得花键齿廓表层残余压应力峰值和残余压应力层深增加；分度圆处残余压应力层深度达到0.68～ 0.98 mm，残 余压应力峰值达到67.4～80.8 MPa.

为了保证工件加工过程的顺利进行，往往采用多重装夹对工件提供合理的夹紧力。因此，需要通过构建工件的装夹模型及其解的存在性分析方法，实现多重装夹布局夹紧性能的判断。将夹紧表面网格化为候选夹紧点的集合，自具有力封闭的第1个候选夹紧点开始，以一定步长选取相邻的两个夹紧力。根据二者力可行的异同，确定当前步长的递减系数，直至步长递减至阈值之内获取当前夹紧点的夹紧力。如此遍历至最后1个具有力封闭的节点，实现“1-夹紧力”的规划。在描述n重夹紧力为1个极径和n-1个极角函数的基础上，将n-1个极角离散为候选微角的集合。在具有力封闭的各个微角处，利用“1-夹紧力”规划算法完成“n-夹紧力”的计算。利用“n-夹紧力”规划方法和力学解析法分别计算典型二重装夹布局的夹紧力，结果表明：二者最大相对误差仅为0.979%. 通过引入离散化思想，将连续型多重装夹设计问题转化为离散型夹紧性能分析问题，不仅适合于形状复杂的工件，而且有利于自动化夹具设计的实现。