为研究波纹铝板填充陶瓷棒复合结构不同位置的抗侵彻性能,设计了一种由梯形波纹铝板填充多根陶瓷棒组成的复合结构,开展弹道冲击试验和数值仿真,对比分析不同弹着点处的失效模式、吸能效率和速度变化规律,得到该型结构3个典型位置的抗侵彻机理。结果表明:陶瓷面板的破碎耗能、梯形波纹铝板的剪切扩孔和塑性变形、多根陶瓷棒的断裂破碎以及PE背板的拉伸破坏,构成梯形波纹铝板填充陶瓷棒复合结构的吸能情况。复合结构的抗弹能力与弹着点以及背板的支撑能力有关。复合结构中,梯形上下底边中点相较于斜边中点,陶瓷棒的防护区域大,陶瓷破碎面积大,抗侵彻能力更强。在弹体高速侵彻靶板的过程中,由于陶瓷棒后铝板和PE背板的共同约束,下底边中点相较于上底边,陶瓷破碎更加彻底,抗侵彻能力有一定的提高,弹道极限速度对比其他两处分别提升了20.45%和8.14%。研究结果为波纹填充结构的设计提供参考。

火炮发射时的弹带挤进过程持续时间短、膛线与弹带作用剧烈,对弹丸膛内运动的起始状态具有重要影响。采用数值方法研究弹带挤进过程时,保证建模和设置流程规范统一,是比较不同内膛结构下弹带挤进动力学响应的重要前提。针对该问题建立了弹带挤进数值建模与计算设置基本的参数化流程。通过脚本计算网格节点坐标,并将网格节点与网格单元相对应,生成线膛身管有限元模型; 编译有限元软件的执行日志,实现弹丸弹带建模及弹带挤进前处理的程序化操作。创建了能够一键生成线膛火炮身管和弹丸弹带有限元模型并完成前处理设定的GUI插件,并对不同内膛结构参数下的弹带挤进过程进行了分析。重点探究了膛线形式、阳线高度及阳线宽度等结构差异对弹带挤进过程的影响。动力学计算结果表明:混合膛线身管在挤进过程中弹带受到的阻力小于等齐膛线身管,弹带挤进完成时的最大应力也较低; 阳线高度越低或宽度越窄,弹带挤进过程受到的内膛阻力越小,挤进速度越快。

为使超远程制导炮弹在全飞行空域中始终保持良好的气动特性,提升其最大射程与飞行效率,将变体飞行器技术应用于大口径超远程制导炮弹,设计了一种变后掠翼超远程制导炮弹的气动外形及变后掠翼方式,提出一种适配该类具有连续变后掠翼能力的超远程制导炮弹方案弹道优化方法。通过引入变形参数来描述炮弹尾翼后掠角的变化,构建变后掠翼超远程制导炮弹的纵向动力学模型,采用粒子群优化算法,以全弹升阻比最大为目标函数,在设定约束条件下优化获得制导炮弹的尾翼后掠外形与舵偏角方案。通过对变后掠翼超远程制导炮弹与尾翼后掠角为零的基准固定尾翼外形进行方案弹道对比仿真计算。结果表明:变后掠翼超远程制导炮弹可以根据弹丸飞行速度连续改变尾翼后掠角,改变炮弹飞行时的空气阻力与升力,使炮弹在弹道滑翔段始终拥有良好的升阻比特性; 相较于基准固定外形制导炮弹,采用变后掠翼的制导炮弹射程提高了8.9%。研究方法为连续变后掠翼超远程制导炮弹的方案弹道优化设计提供了理论依据与参考。

易损性在传统领域、现代科学技术领域以及军事领域都是目标性能的一个重要概念,也是一项非常重要的目标特性。目前目标易损性概念还存在着不够统一、不够清晰准确等突出问题,给目标易损性相关研究,尤其是目标易损性评估带来诸多困扰。为厘清目标易损性概念,该文主要采用理论分析、举例说明等方法对其进行探讨,给出了含义清晰准确的目标易损性定义,即目标在被发现/被感知并被毁伤元作用且产生物理毁伤的条件下,发生功能毁伤的难易程度,包括感知易损性、作用易损性、物理易损性和功能易损性等4个方面的易损性,其中物理易损性又包括结构易损性和材料易损性等两个方面的易损性,该定义即为广义上的目标易损性定义。而实际使用过程中主要使用的是狭义上的目标易损性定义,即目标在某种毁伤元单一作用或者多种毁伤元联合作用下发生毁伤的难易程度,该定义并未考虑感知易损性和作用易损性,而主要考虑了物理易损性和功能易损性。在明确目标易损性定义的基础上,分析了目标易损性的特征量/度量指标、目标易损性与武器弹药效能之间的关系、目标毁伤概率与目标生存概率之间的关系,讨论了目标易损性研究的意义和方法,该文对于目标易损性相关研究具有重要的理论参考意义。

近年来,数据驱动方法受到广泛关注和研究,数据驱动为内弹道的发展提供了新的研究范式,具有广阔的应用前景和发展潜力。该文总结了近几年数据驱动方法在内弹道领域的相关研究成果,主要介绍了基于数据驱动的内弹道建模技术,以及基于数据驱动的内弹道性能优化方法。该文还讨论了相关研究所面临的挑战,并指出了未来值得进一步研究的方向。

为精确计算某航炮多排斜侧孔膛口制退器制退效率,综合考虑弹丸对火药气体膨胀的阻碍作用和斜侧孔对气体的加速作用,进行膛口流场数值模拟。首先,对30 mm航炮进行两相流内弹道计算,得到弹丸到达膛口位置时的膛内气流状态; 然后,建立膛口流场三维N-S方程,考虑弹丸与火药气体的作用,采用多面体网格静止区域和六面体结构网格运动区域相结合的三维动网格方法,对弹丸经过每排斜侧孔时火药气体三维瞬态流动进行数值模拟,并与不考虑弹丸运动的情况进行对比。结果表明:斜侧孔能导入膛内高压火药气体,并形成超声速气流且从斜后方喷出,从而产生较大的反后坐冲量,制退效率达到38.4%; 弹丸对火药气体膨胀存在阻碍作用,在斜侧孔处出现更强的锥形斜激波,从而使更多火药气体从斜侧孔喷出,增加反后坐冲量,因此,此类膛口制退器数值模拟中必须考虑弹丸运动。该研究为新型多排斜侧孔膛口制退器设计、航炮与飞机的动态匹配研究提供了参考。

传统的落点预测制导方法在求解过程中需进行大量迭代,信息实时处理能力较差。而基于机器学习方法构建的落点预报模型能够减少预测时间,提高预测精度。但现有的落点预测模型多由炮弹无控飞行数据训练,未考虑控制力和力矩的影响,导致其与制导炮弹的实际飞行状态存在较大差异。对此,提出了一种基于机器学习的制导控制方法,以炮弹有控状态下的飞行状态参数作为训练集,建立有控落点预测模型,并结合比例-微分控制律构建了基于此落点预测模型的制导控制流程。仿真结果表明:通过BP神经网络训练得到的落点预测模型能够准确预测落点,提出的制导控制方法可实现较高精度的导引和控制,命中点的射程方向相对脱靶量约为 0.01%、侧偏方向相对脱靶量约为3.1%,验证了所设计制导控制方法的可行性与有效性。研究成果可为机器学习方法在有控弹箭技术领域的深入应用提供参考。

高超声速弹箭表面的气动加热与烧蚀耦合效应会引发显著的气动外形演化,进而影响飞行稳定性和弹道精度。建立多工况弹箭气动热预测模型,对高超声速弹箭热防护系统设计与工程应用具有重要意义。基于现有高超声速弹箭零攻角下飞行的气动加热计算方法,针对球锥外形在有攻角状态下产生的驻点偏移效应,通过建立球坐标系,并利用弹体坐标系和速度坐标系之间的转换关系,开展了有攻角下三维球锥外形高超声速弹箭气动加热仿真分析,获得了有攻角下球头部与锥身母线上热流密度分布情况,并对有、无攻角下的热流密度及加热状况进行对比与仿真,计算结果与实验数据基本一致。仿真结果表明,球头部热流密度远大于锥身,有攻角下迎风母线热流密度大于背风面。本文计算方法能满足超高速飞行弹道仿真与设计的精度和快速性要求,可为今后高超声速弹箭气动烧蚀与外弹道的快速耦合计算提供基础。

针对舰船摇摆条件下导弹的垂直冷发射动力学问题,基于经典内弹道理论,建立了考虑舰船摇摆运动耦合作用的导弹垂直冷发射内弹道理论模型,并编写了仿真程序。采用耦合与非耦合内弹道模型,对典型发射场景中舰船单向运动和复合运动下的内弹道特性进行计算与对比分析。结果表明:6级海况下,相比于非耦合模型,舰船单独作横摇运动时,耦合模型得到的导弹出筒速度波动范围的上、下限分别变化了-0.04 m/s和0.05 m/s; 舰船单独作纵摇运动时,耦合模型的出筒速度波动范围的上、下限分别变化了-0.46 m/s和0.48 m/s; 舰船单独作垂荡运动时,耦合模型的出筒速度波动范围的上、下限分别变化了-0.43 m/s和0.47 m/s; 舰船作纵摇、横摇和垂荡复合运动时,耦合模型的出筒速度波动范围的上、下限分别变化了-1.02 m/s和0.98 m/s。相对于非耦合模型,该文建立的耦合内弹道模型,导弹出筒速度的波动范围明显收窄,可为舰船运动下的导弹垂直冷发射内弹道仿真计算提供参考。

为深入研究弹带的磨损机制,探索弹带塑性变形的本质,对155 mm口径火炮3种弹带的表面形貌、成分、各部分组织及硬度进行对比。研究结果表明:尽管弹带具有不同的结构设计、成分构成以及各异的服役条件,但在服役后,其组织分布呈现出共性规律,其磨损程度与空间位置密切相关。非导转侧磨损普遍较轻,其组织结构主要为等轴组织; 弹带凸起部位顶部因摩擦产生细晶组织,而内部组织形貌基本保持不变; 导转侧上部磨损最为严重,组织演变由表及里呈现出细晶组织、纤维组织、长条组织、等轴组织的空间分布; 导转侧底部的磨损程度低于上部; 弹带工作过程中变形集中在表面,距离表面200 μm以上的内部组织形貌几乎不发生变化。硬度分析显示,非导转侧的硬度与弹带内部相近,而弹带凸起位置上部与导转侧上部均出现“软-硬”结构,其中细晶组织的硬度最低,纤维组织的硬度最高,等轴组织硬度居中。在3种弹带中,H96-2磨损最为严重,而H96-1磨损最小。

燃爆发射发生器喷出的高温高压未完全反应射流进入初容室后会与初容室内的空气发生二次反应,对发射器产生强烈的热冲击与烧蚀。为了控制二次反应造成的负面影响,研究了二次反应对燃爆发射器和弹丸内弹道的影响,通过最小自由能法对燃爆发射发生器的燃爆产物进行热力学计算,基于有限速率/涡耗散模型描述初容室内二次反应的化学反应机理,利用域动分层网格更新方法模拟弹体运动,建立了包含动边界的初容室二次反应流动模型。通过与实验数据的对比,验证了此模型的有效性。研究结果表明:相比不考虑二次反应,含二次反应的初容室内温度上升速度更快,且峰值更高; 随着初容室内O₂耗尽,温度逐渐降低; 由于二次反应释放能量,弹体在更短的时间内获得更大的加速度,且可以使加速度在短时间内维持在峰值附近,相同时间内,弹体速度更快,位移更远; 而扩大初容室容积,可以在一定程度上缓解弹体负载过大的问题,减缓弹体加速度上升速度、减小加速度峰值。研究结果对燃爆发射装置及其内弹道设计提供了一定的理论参考。

航行体在水下垂直运动过程中极易受到海洋环境的影响而导致其运动姿态不稳定,无控和无动力发射已经难以适应大水深、强干扰的海洋环境。为此,综合运用PID控制、动态流体相互作用、动态嵌套/滑移网格技术等方法,构建了流体、运动、控制耦合的一体化数值计算方法,对水下有控助推航行体的运动过程进行数值模拟,分析了不同尾喷压力下(6 MPa、10 MPa、12 MPa)摆动喷管控制航行体的尾空泡演化规律及其弹道特性。结果表明:在超音速射流与尾空泡的融合过程中,受界面不稳定性以及喷管摆动的影响,尾部气团发生断裂,随着喷管压力的上升,断裂的时间有所提前。尾喷空泡内存在复杂的波系结构,喷管压力较大时,射流的欠膨胀程度大,燃气泡内存在多处膨胀压缩形成的高低压交错分布区域,随着时间的发展,喷管出口附近出现垂直于轴线的马赫盘。此外,喷管压力越大,由尾喷流引起的干扰力矩也越大。喷管压力从6 MPa增大到12 MPa时,航行体运动过程中的最大偏转角度减小了18.5%,超调量从32%减小到22%,航行体姿态波动小,弹道稳定性好。

为评估不同药量的矩形装药在混凝土墩体表面爆炸对墩体的毁伤效果,通过仿真对墩体的毁伤特性展开深入的探究,采用等毁伤曲线评估毁伤效果,阐明了混凝土墩体在冲击波作用后顶面位置、侧面位置和侧棱位置的毁伤特性,得到装药质量和装药放置位置对墩体毁伤效果的影响。构建易损性体积的函数模型,得到不同位置的毁伤情况,以及墩体剩余体积随装药质量的变化曲线,在此基础上比较了不同药量的矩形装药在混凝土墩体上8个不同位置接触爆炸时墩体的易损性差异,研究了爆炸后产生的大量碎块数量和最大碎块体积。研究结果表明:混凝土墩体顶面与侧面呈现出的毁伤区域形状大体为圆形,且该圆形中心和顶面中心处于重合状态; 侧棱的毁伤区域形态接近椭圆形; 装药在顶面、侧面和侧棱区域接触爆炸时,中心位置的毁伤效果最佳; 当装药质量为1～3 kg时,炸药在混凝土墩体顶面几何中心位置爆炸的毁伤效果最佳; 当装药质量大于3 kg时,在侧面几何中心位置爆炸的毁伤效果最好。

为了研究爆炸载荷冲击下厚度对于泡沫混凝土动态响应及吸能特性的影响,以不同厚度的泡沫混凝土为研究对象,利用有限元软件,开展了0.8 m/kg^1/3比例爆距下,平面尺寸300 mm×300 mm、0～30 mm泡沫混凝土厚度条件下的抗爆数值计算。随后,开展了其中0 mm、10 mm、20 mm和30 mm 4种厚度条件下的泡沫混凝土抗爆试验,验证了数值计算的准确性。通过数值计算,研究了泡沫混凝土在爆炸载荷冲击下的破坏形式及耗能机理,量化分析了泡沫混凝土吸收爆炸波能量的能力,得到了泡沫混凝土的吸能特性及背部铝合金板的变形响应随泡沫混凝土厚度变化的影响规律,推导了相应的工程计算模型。结果表明:随着厚度的增加,泡沫混凝土的破碎区尺寸逐渐减小,当厚度为30mm时,泡沫混凝土的破碎区仅占总体积的2.9%; 泡沫混凝土可以有效地吸收并耗散爆炸波的能量,其吸能能力随着厚度的增加而增加,厚度为5～30 mm的泡沫混凝土分别可以吸收42.8%～91.9%的爆炸波能量; 随着厚度的增大,背部铝合金板的位移响应逐渐减小,当厚度为30 mm时,铝合金背板中心的位移响应下降至23.2 mm,仅为不覆盖泡沫混凝土时的12.6%。

针对高温富氢燃气旋转爆轰自起爆现象,进行了实验研究,通过分析典型特征参数,探究了当量比对高温富氢燃气旋转爆轰波传播特性的影响,获得了高温富氢燃气成功自起爆形成旋转爆轰波的当量比范围,分析了当量比对自起爆延迟时间的影响。结果表明:自起爆形成的初始旋转爆轰波强度较弱,会出现传播方向的改变和传播模态的改变。但通过旋转爆轰的自调节,最终能实现旋转爆轰的稳定自持传播。当预燃氧气流量在8 g/s左右,空气流量在270 g/s时,在当量比范围为0.85～1.98区间内,高温富氢燃气能够通过自起爆形成稳定的旋转爆轰波。当量比大于1.52时旋转爆轰波呈单波模态; 随着当量比减小,转变为混合模态,即在同一工况下,单波、双波模态和单/双波过渡模态无规律地交替出现。当量比减小到0.96左右时,旋转爆轰波呈现出稳定双波模态; 随着当量比的增加,自起爆延迟时间从138 ms缩减至106 ms。旋转爆轰波的传播速度随着当量比的增加先增大后减小。波速的最大值出现在当量比为1.33,此时波速为1 278 m/s。

底火击发点燃发射药后,火药燃气携带并推动火药颗粒沿轴向运动。坡膛作为药室和身管间的渐缩段,必然受到火药颗粒的无规则碰撞,导致坡膛处发生冲蚀磨损。在起始弹道阶段,膛压高、颗粒运动速度较快、颗粒尺寸大,火药颗粒撞击坡膛导致的冲蚀磨损现象更为突出。为重点研究火药颗粒对坡膛的碰撞损伤效应,根据起始弹道阶段颗粒运动、碰撞及气固两相流动特点,基于欧拉-拉格朗日框架,采用计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM)耦合方法建立了三维非稳态气固两相流模型,以155 mm火炮为例进行了数值模拟。结果表明:坡膛起始段冲蚀磨损量大,呈环状分布,其余区域冲蚀磨损量较小,呈不规则云状分布; 坡膛质量损失随时间呈指数递增; 坡膛锥度由1/10增加到1/5时,坡膛质量损失随锥度的增加而增加,且锥度越大,质量损失率越大。

为准确分析图像末制导炮弹气缸张开式尾翼张开特性,根据尾翼结构特点与作用原理,研究了气缸充放气过程、活塞启动之后的运动过程与尾翼片转动过程,并与末制导炮弹膛内过程和炮口后效过程相耦合量化,构建了基于后效作用的尾翼动态张开模型,基于该模型对某型图像末制导炮弹进行了数值仿真研究,得到了尾翼张开到位前弹底与气缸内压力、弹丸运动速度与位移、活塞运动位移和尾翼片张开角度等随时间的变化规律。从最大膛压、弹丸炮口初速、尾翼张开到位时距炮口位置及其尾翼片张开角度的仿真与测试情况来看,相对误差分别为3.2%、0.7%、4.7%和5.7%,仿真结果的可信度较高,并且相关曲线与实际变化规律相一致,验证了模型合理性。在此基础上,从装备设计使用的角度分析了装药量和气孔直径的变化对图像末制导炮弹尾翼张开特性的影响规律,给出了具体指导意见。研究成果可为图像末制导炮尾翼结构的优化设计、强度校核与工作异常机理分析以及其他新型气缸张开式尾翼弹的研制应用,提供一定的理论基础与数据支撑。

为研究破片形状、质量等因素对预制破片在飞行过程中速度衰减规律的影响,利用25 mm弹道炮对球形破片、长方体破片以及静爆试验回收长方体破片进行了飞行速度测试试验。其中,球形破片直径分别为7 mm和 8 mm,质量分别为3.9 g和4.7 g; 长方体破片尺寸为8 mm×8 mm×7.05 mm,质量7.94 g。采用多普勒雷达测速技术,测量了破片在飞行过程中的实时速度数据,分析了破片速度随时间的变化规律,并运用数值分析方法得到破片速度随位移的变化规律,最后通过数据拟合得到了破片速度衰减系数、球形和长方体破片速度衰减系数与马赫数之间的关系。结果表明:对于球形破片,随破片半径的增大,速度衰减系数呈现减小趋势。对比了8 mm球形破片和8 mm×8 mm×7.05 mm长方体破片的速度衰减系数,发现两种破片的质量相差很大,但平均速度衰减系数接近。1 300～2 100 m/s初速范围内,相比长方体规则破片,静爆试验回收长方体破片的平均速度衰减系数更大,说明其在空气中飞行受到的阻力更大,速度衰减更快。静爆试验回收长方体破片形状与实际战斗部爆炸后产生的破片形状更为接近,试验结果对于战斗部设计及威力评估有更大的参考价值。

采用数值计算方法并辅以PIV实验,对低速状态下鸭式布局导弹的下洗现象进行了研究。在来流马赫数为0.03(10 m/s)和0.1(34 m/s)的条件下,对鸭式布局导弹气动参数以及流场流动情况进行了计算。结果表明:低速状态下,鸭式布局导弹的下洗现象主要由鸭舵的脱落涡随下洗流对下游流场产生影响。在没有舵偏角的情况下,产生对称的影响。探究了当鸭舵进行滚转操纵时(水平鸭舵差动偏转)下洗现象对全弹滚转特性的影响,发现存在滚转反效现象。主要原因是:在水平鸭舵差动偏转时,其后缘的脱落涡不对称,故下游流场也呈现不对称状态,即鸭舵的脱落涡会与附着在弹身和尾翼上的附着涡相互作用,使得两片水平尾翼上方的低压区域面积不对称,进而提供的法向力不相等,最终尾翼产生与鸭舵控制方向相反的滚转力矩。随着攻角的增大,尾翼产生的反向滚转力矩逐渐大于鸭舵提供的正向滚转力矩,便导致滚转反效。

埋头式弹药是一种新型弹药,它采用两级点火燃烧技术,一级点火使弹丸在药筒内具有一定的初速度并沿导向筒向前移动冲击坡膛,两级点火产生火药燃气以推动弹丸高速出膛。为了深入研究埋头式弹药两级点火燃烧技术的内弹道性能特性,设计搭建了40 mm短截身管的埋头式弹药两级点火试验平台,利用高速录像和压力传感器测量试验过程中弹丸冲击坡膛的速度及压力。试验结果表明,弹丸在一级点火后会以22 m/s的速度冲击坡膛,并在坡膛处停止,两级点火启动后快速飞出炮口。同时建立了试验条件下的埋头弹两级点火零维内弹道数值计算模型,对相同装填条件下埋头弹两级点火过程进行数值模拟。通过与试验结果对比,验证了所建模型的正确性。对40 mm埋头式穿甲弹进行内弹道性能模拟计算,分析了不同装药量对弹丸运动过程的影响。研究成果可为之后的埋头式弹药两级点火技术的相关研究提供参考。

在无滚转控制导弹试验工程背景下,以多波束雷达测量体系为例,提出一种导弹跟踪部位布设位置优化方案,用于提高无滚转控制导弹跟踪部位不一致修正精度。首先,通过外测数据获取跟踪部位信息,利用光学设备或遥测设备等测量数据解算出导弹惯导平台中心位置参数,并以此为基准计算出跟踪部位修正量; 其次,运用误差传播原理,分析无滚转控制导弹跟踪部位不一致修正误差,提出了通过布设两个跟踪部位来提高无滚转控制导弹跟踪部位不一致修正精度的方法; 然后,借助三角函数变换分离无滚转控制导弹对跟踪部位不一致修正精度的影响因素,据此优化跟踪部位布设角度、距离来降低无滚转控制导弹对修正误差的贡献。最后,以两个跟踪部位点布设优化为例进行仿真验证。结果表明:该文提出的跟踪部位点布设优化方案能够有效提高无滚转控制导弹背景下跟踪部位不一致修正精度,优化方案有效。

作为一种具有出色力学性能和多功能特性的结构,点阵结构有高强度、高能量吸收等特点,为了研究三周极小曲面(TPMS)结构的抗侵彻性能,基于该结构的可设计性,建立Diamond型和Gyroid型的点阵结构模型,选择碳化硅陶瓷作为TPMS结构基体材料,利用ABAQUS有限元软件研究其抗侵彻性能。研究结果表明:在低速侵彻下,Diamond结构吸收能量的效果显著,而Gyroid结构在撞击中产生的非对称力及弹头的磨蚀能有效改变侵彻角度。针对Gyroid结构,分别对不同弹着点、不同入射角度,以及提升靶板厚度等不同的工况进行了有限元仿真,通过仿真结果分析了入射角度变化对Gyroid结构抗侵彻性能的影响,发现其射出角度的偏转程度随着入射角度的增大,呈现先减小后增大的趋势。另外,当弹丸冲击Gyroid结构凹陷的螺旋曲面时,会明显改变弹丸的射出角度。将Gyroid结构的厚度提升50%后,发现弹丸的射出角度变化提升176.92%,靶板吸收的能量提升78.26%。Gyroid结构通过自身独特的曲面结构能够有效改变弹丸的运动姿态,研究结果对轻量化装甲设计有一定的参考意义。

现代空战对抗过程的复杂多变使得空战决策模糊多变,有效的轨迹预测能够极大提升决策的准确性。针对空战轨迹预测中复杂时间序列的特性,提出了一种融合短时傅里叶变换( STFT)与多流 Tansfomer 网络的轨迹预测方法,旨在提高空战机动轨迹预测的精度。空战机动过程中,飞行器的轨迹变化频繁且复杂,因此,首先通过高阶差分对轨迹数据进行预处理,以消除噪声并保留轨迹的时空特征。随后,利用短时傅里叶变换对预处理后的轨迹进行频域特征提取,分析轨迹的动态变化。为了更好地捕捉位置轨迹和姿态轨迹的差异性,设计了轨迹解耦策略,将这两类轨迹分开处理。接着,基于多流动态注意力机制的 Tansommer 网络处理这些时空特征,从而实现对飞行轨迹中深层依赖关系的捕捉。该网络通过多头注意力机制对多个数据流进行加权处理,增强了模型对不同数据流的时空依赖关系的捕捉能力。实验结果表明,相比传统的预测方法,该文提出的方法预测精度提高了 3.88%:STFT 与多流 Tansfommer 结合的方法有效提高了对复杂空战机动轨迹的预测精度,验证了其在高精度空战场景预测中的适用性。

为研究水下爆轰发动机的推力性能,推导了简化水下爆轰发动机模型的推力计算方法,基于VOF多相流模型,针对采用空气为氧化剂、汽油蒸气为燃料的不同喷管构型水下爆轰发动机,进行了数值模拟研究。探讨了水下爆轰发动机的推力来源,以及不同当量比、不同喷管构型下发动机的推进性能。结果表明:水下爆轰发动机的推力来源主要有内推力壁面、环形推力壁面和喷管壁面三个部分。其中内推力壁面的推力对总推力的贡献超过67%,环形推力壁面的推力对总推力的贡献超过16%。发动机出口的复杂波系和爆轰产物与发动机壁面作用,形成了水下爆轰发动机推力曲线的多个尖峰。在加装不同的喷管后,喷管对推力性能的改善有显著作用,收敛喷管能够增强水下爆轰的反射激波的强度,但喷管壁面带来的负推力使得比冲和平均推力相比直喷管降低了11.31%。扩张喷管削弱水下爆轰的透射激波和反射激波,但喷管压力作用面积的增加使得比冲和平均推力较直喷管提升 28.09%,能够显著提高水下爆轰发动机的推力性能。