传统坦克双向稳定系统的控制策略难以有效处理新一代全电双向稳定系统中的耦合性、非线性和不确定性,而基于模型的非线性控制能够充分利用系统动态模型的先验信息提升控制效果。因此,建立计及执行器动态的全电双向稳定系统机电耦合动力学模型,提出一种基于神经网络补偿的非线性滑模控制方法。引入滑模面和基于双曲正切函数改进的滑模鲁棒控制律设计非线性滑模控制函数,以有效地消除系统振荡,提高系统的稳态性能。同时,深度融合多层神经网络,准确估计系统的不确定性并进行前馈补偿,避免高增益反馈。基于Lyapunov理论严格证明了新控制策略可以实现连续控制输入下坦克全电双向稳定系统的渐近稳定性能。搭建了联合仿真环境与半实物实验平台,通过大量对比实验验证了新控制策略的优越性。

数码电子雷管精确延时性能为地下小断面巷道选择逐孔起爆方式提供了条件,但孔间延期时间的选择一直是难点。基于爆破破岩及毫秒爆破理论,构建巷道逐孔起爆精确延时计算方法,采用广义离散元法数值模拟软件建立全断面三维数值模型,基于计算的延期时间进行逐孔起爆数值仿真,分析巷道断面损伤和有效应力。研究结果表明:50ms内,掏槽孔全部起爆,孔间延时较小,应力波叠加明显,产生明显粉碎区;50ms后,辅助孔和周边孔逐个起爆,自由面不断扩大,夹制作用减小,孔间延时增大,应力波叠加减弱,岩石破碎均匀,爆炸能量利用更充分;地下矿山巷道逐孔爆破试验效果显著,爆后无明显大块,平均块度粒径19cm,平均炮孔利用率93.3%,精确延时逐孔起爆方法有效提高了小断面巷道的掘进效率并控制了爆破扰动。

针对固定翼无人机轨迹规划问题,提出一种基于精确凸松弛的实时轨迹规划方法。该方法包含路径规划和速度优化2个步骤。第1步,设计无人机在多障碍环境下的飞行路径。综合考虑无人机动力学和控制约束条件,提出基于Dubins路径的避障路径规划方法来生成适应固定翼无人机飞行性能限制的避障路径。第2步,计算无人机沿避障路径飞行的速度和控制。提出利用非线性保留和精确凸松弛将强非线性的速度优化问题转化为单个凸优化问题,并理论证明了方法的有效性。因为不需要迭代求解凸优化问题,速度优化算法没有收敛性问题,具有良好的实时性。仿真结果表明:新方法在多障碍环境和未知障碍环境中均能够可靠快速地完成避障轨迹规划,相比于非线性优化和序列凸优化,计算效率明显提升,计算时间仅为数十毫秒。

针对当前基于强化学习的雷达干扰决策方法依据单一因素、固定规律设置探索率参数导致算法收敛需要的对抗回合次数增多的问题,提出一种探索率自适应设置的强化学习雷达干扰决策方法。基于模拟退火法的Metropolis参数调节准则,结合对抗过程中干扰机已识别的雷达工作状态数量、干扰成功次数、算法收敛曲线变化率及干扰机对雷达的认知程度,推导一种探索率自适应设置准则。依据干扰动作的有效性,设计一种干扰动作空间裁剪策略,减小干扰动作空间维度,进一步提高算法收敛速度。在仿真实验中,设计两个不同的雷达工作状态图,并结合Q学习算法予以对比验证。仿真结果表明,在雷达工作状态转换关系发生变化的情况下,新方法均可完成探索率的自适应设置,与基于模拟退火法以及单一因素、固定规律的探索率设置方案相比,新方法在两个状态图下收敛需要的对抗回合次数分别减少了18%、26%、45%和42%、44%、48%,同时还可获得更大的收益和更高的干扰成功率,为基于强化学习的多功能雷达干扰决策提供了一种新的探索率设置思路。

棱柱形装药结构作为一种典型的非对称结构,其能量输出具有明显的方向性,预测其破片速度分布对于新型战斗部的结构设计和毁伤效率评估具有重要意义。针对棱柱形装药结构,建立一种基于人工神经网络的破片速度预测模型。为提高网络模型的效率和准确性,通过理论分析确定了影响破片速度分布的影响因素,为网络模型筛选出4个输入特征参数。通过调整这些特征参数的值,建立多组不同的数值模拟工况,通过数值模拟方法为网络模型提供数据集。用训练好的网络模型对测试集进行了预测,预测结果与数值模拟结果吻合较好,表明该网络模型预测棱柱形装药结构的破片分布具有较高的准确性,并且该神经网络模型具有良好的泛化能力。该神经网络模型具有计算速度快、预测精度高、易于建模等特点,可以较为精确地预测一端起爆条件下棱柱形结构的破片速度分布,为战斗部结构设计和毁伤效率评估提供数据参考。

金属卤化物钙钛矿具有优异的光电性能和极具潜力的应用价值,成为目前研究热点之一,钙钛矿材料的元素组成及晶体结构对其性能有重要影响。为实现新型钙钛矿制备,开展冲击加载制备铯铅氯(CsPbCl₃)钙钛矿研究。采用爆轰驱动飞片的冲击加载方式,在0.6~0.8的致密度、14.2~27.9GPa的冲击压力条件下实现了CsPbCl₃钙钛矿粉末的冲击合成。X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等多种分析表征结果表明回收产物为CsPbCl₃钙钛矿粉末。实验结果表明,冲击压力与前体粉末致密度是合成CsPbCl₃钙钛矿粉末的2个关键因素。结合实验条件与分析表征结果,对CsPbCl₃的合成进行了机理分析,发现当冲击压力在14~17GPa范围内时,可以合成高纯度的CsPbCl₃粉体,没有非化学计量比产物形成,表明冲击合成法是一种制备难合成钙钛矿的可行方法。

随着无人机相关技术的快速发展,智能无人机集群得到越来越多的研究。智能无人机集群应用自然界集群组织算法模型,并结合其他智能技术,形成高级群体智能行为,具有传统单人工智能体无法比拟的优势,但是可靠性问题也是制约其面向大规模应用的一个重要因素。系统分析智能无人机集群的概念、特征及技术发展路径,基于智能无人机集群的应用场景、应用模式及行为过程,探讨智能无人机集群的可靠性内涵,构建无人机集群可靠性技术框架,并结合智能无人机集群的技术特征和应用需求,给出智能无人机集群可靠性技术发展的技术途径与建议。最终在“1个核心,2种能力,N个基础”的可靠性内涵下,提出由可靠性指标、可靠性研制验证以及可靠性维持保障技术组成的智能UAVS可靠性技术框架。

为研究水平来流对小型无人机旋翼气动特征的影响规律,采用风洞试验和仿真模拟的方法,获取不同来流速度下无人机旋翼轴向和旋转平面内的多维气动数据以及尾涡扩散特征。通过低速风洞模拟水平来流,采用六分量力-力矩传感器测量0~15m/s来流速度和2000~9000r/min转速范围内旋翼的z轴轴向和x-y旋转平面的气动力和力矩数据;试验研究着重分析了旋转平面内侧向力和俯仰滚转力矩的变化规律;仿真模拟结果讨论了来流速度对旋转周期内表面压力分布的影响和近场尾涡的形态特征。研究结果表明:水平来流作用下旋翼效率最优转速区间为4000~6000r/min;旋转平面内x轴力是主导侧向力,x轴和y轴力矩同时起作用,来流速度高于5m/s时侧向力和力矩不可忽视,动力学分析必须予以考虑;水平来流导致旋翼尾涡的对称特征破坏,来流速度越大、倾斜角越大,尾涡扩散发展受到挤压。

活性横向效应增强弹(Penetrator with Enhanced Lateral Effect,PELE)在侵彻钢筋混凝土靶的过程中会发生剧烈的爆燃反应,较惰性芯体PELE对靶板的扩孔效应更加显著。为揭示活性PELE侵彻钢筋混凝土靶扩孔增强机理,建立活性PELE侵彻钢筋混凝土靶扩孔分析模型,模型充分考虑径向稀疏波和活性材料的冲击爆燃反应。开展5种撞击速度下的活性PELE侵彻钢筋混凝土靶实验,综合实验和理论对活性PELE芯体反应特性、壳体变形角度-长度演化及扩孔增强行为进行讨论。研究结果表明:新的分析模型能够有效预测活性PELE壳体变形和钢筋混凝土靶扩孔,平均误差分别为6.9%和8.5%;活性PELE壳体表现出双弯曲变形和卷曲变形两种典型变形模式,给出壳体变形角度-长度演化过程;当撞击压力大于2.32GPa时,忽略径向稀疏波会高估活性PELE芯体反应程度和壳体径向变形,验证了考虑径向稀疏波的必要性;量化比较后发现活性材料的爆燃反应使钢筋混凝土靶的最大开孔提高了24.3%。

为揭示破片撞击高能推进剂装药爆燃形成机理,开展破片半穿孔和贯穿高能推进剂装药实验研究,获得3种装药响应类型,分别为燃烧转爆燃、燃烧和爆燃。基于装药反应演化时序图像和回收的样品,并结合图像数字化处理技术综合表征装药响应过程;分析推进剂受侵彻后的力学变形和装药响应特性,揭示装药在半穿孔和贯穿条件下的爆燃形成机理。研究结果表明:针对直径10mm钨合金球破片撞击高能推进剂装药,装药侵彻弹道损伤为局部径向开裂,并伴有黏弹性耗散导致的延迟变形;装药在半穿孔和贯穿下均存在延迟反应现象,即装药的显著燃烧反应总是发生在推进剂结构破坏之后;在半穿孔时延迟变形促使装药内部高烈度反应区前移,并与结构约束耦合,导致装药发生燃烧转爆燃,在贯穿状态下,延迟变形和延迟反应显著存在时,装药难于发生爆燃;当弹坑内部燃烧气体通过侵彻弹道径向裂缝渗入未反应的凝聚相推进剂时,装药通常会发生爆燃反应。

针对传统调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW)引信探测维度低、方位分辨能力弱导致目标识别能力不足的问题,提出基于运动阵列微波成像与多尺度可变形卷积网络(Multi-Scale Deformable Convolutional Networks,MSDCN)的引信目标识别方法。在充分分析引信运动过程中回波相位变化规律的基础上建立FMCW运动阵列天线模型,通过运动合成扩充引信天线虚拟阵元数,大幅度提升引信方位向分辨率,实现目标距离-方位的二维高分辨成像。同时,深入分析弹目交会过程中由于目标位置、姿态、距离等状态变化形成的图像多尺度特性,构建MSDCN目标识别模型,提高引信对复杂动态交会场景下目标成像多尺度特性的自适应识别能力。实验结果表明,该方法能够显著提高引信方位分辨能力,在不同目标场景下均取得较好的成像和识别效果,对典型目标多尺度像识别准确率达到94%,-6dB信噪比时目标识别准确率仍能达到88%。

面向动态武器目标分配任务,结合博弈思想开展多阶段问题建模与求解。针对动态多阶段中确定打击目标的问题,引入三支决策理论改进威胁评估模型,通过接受决策、延迟决策和拒绝决策3种分类选取每阶段的优先打击目标用于火力分配;构建基于博弈思想的动态武器目标分配模型,设计构造敌方规避风险值目标函数以充分考虑来袭目标的智能性与不确定性;针对多个打击阶段中不同决策偏好的影响,设计结合拥挤度与参考点的动态选择机制,以应对动态情况下对不同目标函数的偏好并提高求解质量;将改进的遗传算法用于求解所提动态武器目标分配问题,并通过对比仿真实验验证所提算法的有效性。

两反式光学系统广泛应用于空间遥感、探测制导等领域,装配是影响光学系统成像质量的关键环节,当前各种装配误差与光学系统成像质量之间的关联关系缺少系统研究,无法为光学系统实时装调提供支撑。提出两反光学系统装配与成像的联合仿真方法。采用有限元仿真方法获得镜面面形误差,利用Zernike多项式对其进行精确拟合,通过光学产品设计与分析软件对包含Zernike多项式的镜面变形误差和装配位姿偏差进行光路成像仿真,以能量集中度作为成像质量定量评价指标,获得不同装配误差条件下的光学系统成像质量数据。建立包含局部和全局混合核函数的支持向量回归(Support Vector Regression,SVR)代理模型,对装配误差和成像质量之间的关联关系进行精确拟合。研究结果表明:与单一核函数/无核函数的SVR模型相比,所建立的混合核函数SVR代理模型具有最小的成像质量预测误差(平均预测误差仅有6.51%);所提装配与成像联合仿真方法和混合核函数SVR代理模型,能够为不同装配误差条件下的光学系统实时装调提供辅助支撑。

针对永磁同步电机下桥臂电流采样拓扑的无位置传感器控制系统,在低载波运行时受数字延时影响易导致位置估计精度低、电流纹波增大、稳定性差等问题,提出一种半周期计算、单采样双更新的空间矢量脉宽调制方法,有效减少系统数字延时。该方法在每个脉冲宽度调制(Pulse-Width Modulation, PWM)的载波过零处采样一次电流,并在采样结束后的半周期内完成目标电压矢量计算。考虑数字延时中电机转过的角度,将目标电压矢量在下一个PWM周期的前、后半周期输出,并分别补偿0.75T_s和1.25T_s等效延时(T_s为PWM周期时间),以减小目标电压矢量与实际输出电压矢量之间的误差。将新方法应用于采用模型参考自适应速度观测器的永磁同步电机无位置传感器控制系统中,实验结果表明该方法位置估计精度高、电流纹波小,且可以稳定运行于额定负载、载波比为4.0的工况。

无人平台箔条质心干扰是导弹末端防御的重要手段,其在平台机动和箔条发射等方面的智能决策能力是决定战略资产能否保护成功的重要因素。针对目前基于机理模型的计算分析和基于启发式算法的空间探索等决策方法存在的智能化程度低、适应能力差和决策速度慢等问题,提出基于多智能体深度强化学习的箔条干扰末端防御动态决策方法:对多平台协同进行箔条干扰末端防御的问题进行定义并构建仿真环境,建立导弹制导与引信模型、无人干扰平台机动模型、箔条扩散模型和质心干扰模型;将质心干扰决策问题转化为马尔科夫决策问题,构建决策智能体,定义状态、动作空间并设置奖励函数;通过多智能体近端策略优化算法对决策智能体进行训练。仿真结果显示,使用训练后的智能体进行决策,相比多智能体深度确定性策略梯度算法,训练时间减少了85.5%,资产保护成功率提升了3.84倍,相比遗传算法,决策时长减少了99.96%,资产保护成功率增加了1.12倍。

为了探究爆炸冲击作用对电子雷管发火能量的影响,利用水下爆炸的方法对液态铝电解电容进行7组不同强度的冲击实验,研究电容在冲击载荷下的介电击穿行为和漏电流变化规律。分析电子雷管电容的能量损耗途径,建立电子雷管的冲击-发火模型,得到冲击波超压与电子雷管发火能量之间的函数关系。研究结果表明:在8.5~40.6MPa的冲击波超压作用下,实验电容样品会发生介电击穿,随着冲击波超压的增大,电容发生介电击穿时电压下降幅度呈指数级增长;当冲击波超压超过某一临界值时,电容发生介电击穿后无法完全自愈,漏电流增大到毫安级,均值为1.62mA;随着冲击波强度的增大,电子雷管发火能量逐渐减小,并在漏电流增大时发火能量出现骤降。

针对同步定位与建图(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)算法在动态场景中存在定位精度低且无法生成稠密地图的问题,提出一种基于动态区域剔除与稠密建图的视觉SLAM算法。在原ORB-SLAM3算法的基础上新建动态特征点检测线程,使用YOLOX网络获取动态场景语义信息及物体检测框,同时结合语义和几何约束检测特征点运动状态,提出动态特征点剔除算法,旨在精准实现动态特征点的剔除。随后设计稠密建图线程,基于关键帧及相应位姿构建稠密点云地图,利用地图中剩余的静态特征点,去除动态物体造成的重影,实现稠密地图的构建。在公开TUM数据集和真实动态环境进行验证,在TUM数据集的动态环境下,新算法有效消除了动态物体对位姿估计的影响,提升了SLAM算法在动态场景中的定位与建图的鲁棒性。

为了优化地下工程周边孔光面爆破中的炸药能量分布情况,提高孔痕率,保证光面爆破效果,采用爆破破岩及断裂力学理论,构建扩腔能耗计算方法,通过浇筑素混凝土模型进行爆破试验,得到扩腔尺寸、体积和能耗随不耦合系数K的变化规律。研究结果表明:在K由1.25增大到3.375的过程中,扩腔直径平均为3.43cm,扩腔长度平均为12.7cm,扩腔体积介于52.98~155.56cm³,扩腔能耗介于0.58~1.70kJ,其在炸药总能量中的占比介于2.9%~8.5%;随着K的增大,扩腔体积和能耗呈减小趋势,K在达到3.0~3.5时对减小扩腔能耗效果最为明显,而后趋于平稳;K增大会减轻炸药能量对炮孔壁岩石的粉碎程度,使扩腔体积减小,同时扩腔能耗降低;模型试验结果与理论分析相互验证,表明在一定范围内选取较大的不耦合系数可以减小扩腔能耗。

清洗区域的准确定位是减少清洗面积、提高清洗效率的关键因素之一。为解决激光清洗应用中不规则漆层区域定位的问题,提出一种基于栅格填充的轮廓规则化方法。通过基于L×a×b×(L×分量表示亮度,a×分量表示绿色~红色,b×分量表示蓝色~黄色)色彩空间的K-means图像分割方法,得到漆层区域图像;将漆层区域图像栅格化,确定漆层区域外部栅格顶点,并使用4邻域边界跟踪算法按照一定的判断准则搜寻漆层区域外部栅格顶点;将搜寻到的栅格顶点依次连接作为规则化形状,删除规则化形状的多余点和自相交部分,并以交并比(Intersection Over Union,IOU)为指标评价不同栅格宽度下的规则化形状,选取单个栅格面积与漆层区域面积比值范围在0.025~0.040内最大IOU所对应的栅格宽度,将此栅格宽度生成的直角多边形作为最优规则化形状。多种轮廓进行规则化对比分析结果表明,基于栅格填充的轮廓规则化方法得到的直角多边形相较于最小外接矩形,能更准确地表达漆层轮廓形状,减少清洗面积。

稳定高精度的定位是实现地面无人车辆协同自主行驶的先决条件。激光同时定位与建图(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)技术在缺少几何特征的走廊、隧道、沙漠等场景中难以实现精准定位。为此提出一种无人车蛙跳协同的激光SLAM退化校正方法。估计当前帧每个特征点的法向量,并提出一种激光SLAM退化检测算法,当检测到环境退化时,使用两个无人车之间的测距信息对激光SLAM进行退化校正,在位姿图中进一步优化定位结果,并在自主搭建的两个无人车平台上进行测试。研究结果表明,新方法与当前主流激光SLAM方法相比获得了更高的建图效果,证明了新方法能够显著提高激光SLAM在退化场景中的定位效果。

针对枪口处子弹速度测量易受烟雾、烟尘等复杂环境影响,无法正确判读子弹特征及计算速度的问题,提出饱和式光电检测技术。理论仿真发现637nm激光在狭小空间内快速扩散烟雾模型下最低透过率为4.2%左右、电路光电流放大倍数在10000和15000时,可确保在最低透过率下电路仍处于饱和状态。根据电路输出波形设计基于子弹特征波形的高精度子弹特征时刻提取算法,其中饱和式光电检测技术在强枪口烟干扰下,可以有效测得子弹和烟雾穿过激光光束的前后时间关系,基于弹头与弹尾过靶时刻的高精度特征时刻提取算法能够准确计算子弹过靶时间,二者结合有效提高了子弹初速计算结果的精度及准确性。对该方法进行多组枪口测速试验,结果显示该方法能够准确计算出枪口子弹初速值,多次计算的速度误差在0.5%以内。

针对飞行时间约束下再入滑翔飞行器轨迹规划问题,提出一种基于阻力加速度剖面解析预测校正和倾侧反转点迭代的纵侧向综合调控再入轨迹快速规划方法。该方法将再入轨迹规划问题分为纵向规划与侧向规划。在纵向规划部分,设计与飞行时间一一对应的单参数阻力加速度剖面,并基于时间解析预测对剖面参数进行校正,完成参考剖面设计,同时满足终端高度、速度和飞行时间约束。在侧向规划部分,分析轨迹长度和终端位置调控机理,设计基于双倾侧反转点迭代的侧向规划方法,在满足终端位置约束的同时,通过调整轨迹长度,进而实现飞行时间的有效控制。在此基础上,引入基于时间误差的轨迹迭代修正策略,完成时间可控高精度3自由度再入轨迹生成。最终,以CAV-H再入滑翔为例进行仿真,验证了新方法的有效性、快速性及适应性;与现有时间可控再入轨迹规划方法相比,新方法在计算效率与精度相当情况下,可综合发挥纵侧向的时间调控能力,具有较大的时间可调范围和较少的倾侧反转次数,亦可对时间可调范围与可达域边界进行快速预示。

为研究CL-20基混合炸药中铝粉长时序燃烧过程对水下爆炸载荷的供能机理,基于水下爆炸罐开展含铝炸药和含氟化锂炸药的水下爆炸对比实验,分析获得铝粉燃烧对冲击波和气泡载荷的影响规律。研究结果表明:CL-20基混合炸药中铝粉的燃烧释放了大量能量,提高了冲击波压力峰值和冲击波能,同时降低了冲击波的衰减速率;相比于含氟化锂炸药,由于CL-20基含铝炸药中铝粉在炸药爆炸后燃反应,使得其火焰亮度更高,铝粉后燃反应时间超过1ms;铝粉的燃烧可提高气泡最大半径、气泡脉动周期和气泡能,CL-20基含铝炸药最大气泡半径比CL-20基含氟化锂炸药最大气泡半径提高了11.89%,第1次气泡脉动周期提高了25.74%,含铝炸药达到最大半径的对应时刻比含氟化锂炸药延迟了5.20ms;由于铝粉在气泡脉动阶段持续供能,CL-20基含铝炸药气泡脉动半径变化速率高于含氟化锂炸药,降低了气泡的收缩速率,延长了气泡的收缩阶段持续时间,CL-20基含铝炸药气泡脉动过程在时间上具有非对称性。

为了研究烧结助剂Y₃Al₅O₁₂对热压烧结制备的B₄C陶瓷的影响,以B₄C微粉为原料,以Al₂O₃+Y₂O₃原位反应生成的Y₃Al₅O₁₂为烧结助剂,在1950℃烧结温度下,采用热压烧结工艺制备出B₄C陶瓷,研究Y₃Al₅O₁₂添加量对B₄C陶瓷物相组成、烧结性能、微观结构和力学性能的影响。研究结果表明:当烧结助剂Y₃Al₅O₁₂添加量<7wt.%时,B₄C陶瓷中晶界以B₄C-B₄C晶粒相连接的清洁晶界和B₄C-非晶相Y₃Al₅O₁₂-B₄C晶界2种形式存在;当烧结助剂Y₃Al₅O₁₂添加量≥7wt.%时,B₄C陶瓷中晶界以B₄C-B₄C晶粒相连接的清洁晶界、B₄C-非晶相Y₃Al₅O₁₂-B₄C晶界和B₄C-晶相Y₃Al₅O₁₂-B₄C晶界3种形式存在;当Y₃Al₅O₁₂添加量为7wt.%时,热压烧结B₄C陶瓷的综合性能最佳,即相对密度为96.2%,硬度为20.9GPa,抗弯强度为455MPa,断裂韧性为3.53MPa·m^1/2;烧结助剂Y₃Al₅O₁₂通过改变热压烧结B₄C陶瓷的气孔率、晶粒尺寸和晶界特征影响B₄C陶瓷的力学性能。

针对无人水下航行器弹射鱼雷技术需求,提出一种新型柔性活塞杆式弹射方案,该方案利用大深度环境高压驱动活塞实现鱼雷弹射。据此建立柔性活塞杆式弹射鱼雷内弹道计算模型,并开展压力水筒原理试验验证。基于鱼雷出筒过程内弹道计算模型,与相关文献不同弹射方案开展对比研究。研究结果表明:相对于传统的多级缸式弹射方案,柔性活塞杆式弹射方案具有加速度平缓无陡变、有效加速行程大、出筒速度高等显著特点;相对于传统的高压气体驱动活塞方案,高压水方案无压力蓄能装置结构更为简单,提出的基于阶梯式降载原理的活塞缓冲方案较传统的节流孔缓冲方案降载效果更好,且不会造成活塞缸反腔压力过高的问题。鱼雷出筒过程弹道预报结果表明:在1.1~6.1MPa的环境背压下,鱼雷模型出筒速度变化范围为7.0~15.5m/s,尾部参考点未与弹射筒壁发生碰撞。研究结果验证了水压驱动柔性活塞杆式水下弹射方案的可行性,为装置的进一步研制开发提供了设计依据。

润滑油在发动机中发挥作用时携带着大量关于发动机的状态信息,能够对发动机产生的故障进行表征,可利用其对发动机进行故障诊断。以某型装甲车辆发动机为研究对象,提出一种基于核线性判别和改进的蜣螂优化算法优化反向传播(Back Propagation,BP)神经网络的故障诊断方法。对获取的润滑油数据通过核线性判别分析进行降维处理,降维后的数据作为BP神经网络的输入,通过引入最优拉丁超立方、权重因子以及Levy飞行策略对蜣螂优化算法进行改进,进一步对BP神经网络的关键参数进行优化,建立故障诊断模型,实现对测试数据的故障预测。实验结果验证了新方法在进行故障诊断预测方面的有效性,为装甲车辆发动机的维护和修理提供了科学依据。

针对现有视觉目标跟踪方法仅使用初始帧的目标单一外观特征,导致当背景复杂或外观发生剧烈变化时跟踪失效的问题,提出一种基于多层特征嵌入的单目标跟踪算法。增强目标的外观区分度,使用稀疏内嵌注意力机制编码器,嵌入具有高实例区分度的外观特征;采用类间特征聚合编码器嵌入目标的类别信息,在外观发生变化时保持类内的紧凑性;同时将预测的历史帧跟踪框坐标转化为目标运动轨迹特征嵌入,为算法提供高置信度的时间上下文特征。研究结果表明:所提算法在OTB100基准测试中成功率和准确率分别达到71.4%和92.6%,在GOT-10K、LaSOT、TrackingNet共3个大规模公开数据上取得了鲁棒的效果,成功率分别达到64.9%、72.0%和78.7%;基于多层特征嵌入的单目标跟踪算法有效地克服了现有算法的局限,具有较好的准确性和鲁棒性。

受加工工艺、水下承压、安全运输等因素的限制,声散射缩比模型的壳厚及三维主尺寸常常难以满足声学相似性设计要求,严重制约模型与实船之间的声散射特性的换算。尝试将壳体局部声学参数的声学相似性分析与修正作为目标整体声散射修正的基础,提出一种针对壳厚非协同缩比模型的目标强度修正方法。分别以单双层球壳模型和复杂双壳体模型为验证对象,前者采用严格简正级数,后者采用二维轴对称有限元技术,分别开展其目标强度的修正与换算分析,归纳复杂模型壳体声学参数变化导致的缩比模型目标强度的变化规律,验证修正方法的有效性。研究结果表明,新修正方法的提出使壳厚非协同缩比模型目标强度推算到原型更符合实际工程需要。

内凹蜂窝结构因其独特的变形模式、出色的抗冲击和能量吸收特性以及轻质特点,在汽车工业、航空航天、生物医疗等领域具有广阔的应用前景。基于传统内凹六边形蜂窝结构,引入圆角设计并通过改变圆角的排布方式,提出一种基于圆角增强的变形可控内凹蜂窝结构,采用金属3D打印技术制备变形模式为Z型和Y型的变形可控蜂窝结构。为探究其抗冲击性能,开展准静态压缩和落锤冲击实验以及有限元数值模拟,分析结构的变形模式和吸能特性。研究结果表明:新提出的新型蜂窝结构实现了变形模式的可控,通过定制的Z型和Y型变形模式,显著提高了结构的吸能性能,具有良好的压溃稳定性;在同种结构下,吸能性能随着圆角半径的增大逐渐提高;随着速度的增加,结构变形模式逐渐向I型压溃演变,结构的平台力大致呈现出递增的趋势,吸能效率逐渐降低;Z型结构因其圆角的非对称排布,在多数情况下其抗冲击性能优于Y型结构。研究结果可为动态冲击作用下新型结构的耐撞性设计提供参考。

钛合金常用于各类飞行器舵翼部件的蒙皮-骨架结构中,在兵器、航空航天行业受到广泛关注。以钛合金蒙皮-骨架结构激光焊接变形为研究对象,利用热循环曲线法模拟焊接顺序对焊接变形与应力的影响规律,通过在焊接生产过程中加入翻转工艺显著降低了焊接变形与残余应力。研究结果表明,优先焊接蒙皮中心区域焊缝,并在焊接过程中加入翻转,可以使峰值焊接应力从原始的1027.18MPa降低到745.30MPa,降低了27.4%;特征点P₁、P₂、P₃处变形由原始的0.168mm、0.178mm、0.198mm减小至0.066mm、0.028mm、0.021mm,分别减小60.7%、84.3%和89.4%。利用激光三维扫描仪测量了蒙皮-骨架结构激光焊接变形量,与实验测量结果相比,计算结果平均误差为9.98%,验证了有限元模型和优化焊接顺序的准确性。