水下无人系统学报

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钱东, 赵江, 杨芸

2017, 25(创刊号): 001-30. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.01.001

[摘要](2660) [PDF 625KB](5383)

摘要:
美国国防部(DoD)于2007～2013年间, 连续发布了4版《无人系统(一体化)路线图》, 提出了空中、海上、地面无人系统未来25年一体化发展战略规划, 着重强调了各类无人系统跨域协同作战能力和通用技术。此后, DoD相关组织和各军种也分别发布了一系列具有军种特色的无人系统研究报告, 其中, 美海军在2016年最新发布的《2025年自主水下航行器需求》报告中提出了海床战、反AUV战等新兴作战概念; 美国防科学委员会(DSB)的《自主性》报告详细阐述了加速采用自主性技术的实施建议; DSB在《下一代无人水下系统》报告中建议重点发展可大量部署的低成本水下无人系统, 以保持和增强美国的水下优势。文章对以上报告进行了解读和分析, 重点介绍了新的UUV分类分级方法、美海军UUV任务需求的变化、DoD无人系统采办现状及策略, 详细阐述了UUV互操作性、自主性、通信、高级导航、有人-无人系统编组、持久韧性、武器化等关键技术领域, 描述了部队面临的后勤保障、训练、兵力结构等关键问题, 介绍了推动UUV发展的一些新兴技术, 展望了UUV的未来发展趋势, 提出了相关发展观点, 指出: 应积极探索新的无人系统作战理念和装备发展理念; 抓住体系作战、低成本、互操作与模块化等关键问题; 建立统一的无人系统顶层管理机构和组织; 探索军民融合产业模式下的UUV采办新模式、新型保障模式和保障策略; 同步开展无人系统作战运用研究。

水下惯性/重力匹配自主导航综述

付梦印, 刘飞, 袁书明, 欧阳永忠, 王博

2017, 25(创刊号): 031-43. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.01.002

[摘要](1075) [PDF 14756KB](994)

摘要:
水下自主导航是实现我国海洋战略的关键技术, 水下惯性/重力匹配导航技术因其高精度、长航时和隐蔽性等特点, 已成为水下自主导航的重要手段。文中论述了水下惯性/重力匹配导航技术的重要性; 详细介绍了惯性/重力匹配导航的关键技术点及发展现状, 包括旋转调制惯性导航系统、重力图构建、重力实时测量、重力补偿、重力匹配和综合校正; 指出了该领域的研究重点和方向, 并针对水下高速航行器导航关键技术提出了解决思路。文中的研究可为水下高精度自主导航研究提供参考。

水下无人系统发展现状及其关键技术

潘光, 宋保维, 黄桥高, 施瑶

2017, 25(创刊号): 044-51. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.01.003

[摘要](1737) [PDF 7972KB](1004)

摘要:
水下无人系统是现代海军装备的重要组成部分, 是海军装备中新概念、新技术应用最为广泛的领域。文章回顾了美国制定的水下无人系统发展规划, 分析了美国水下无人系统体系化、集群化以及对新概念水下无人航行器探索的发展特点; 简要叙述了俄罗斯、欧洲以及国内水下无人系统的发展现状, 以及国内外存在的差距; 最后, 针对水下无人系统“自主性、互操作、数据链、多平台协同”等核心问题, 指出了所应突破的技术关键。文中的研究将为我国多样化水下无人系统开发提供依据。

一次水燃比对高金属含量镁基推进剂水冲压发动机比冲性能影响分析

晁侃, 牛楠, 陆贺建

2017, 25(创刊号): 052-56. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.01.004

[摘要](775) [PDF 4843KB](283)

摘要:
为了进一步提升水冲压发动机比冲性能, 基于涡耗散燃烧模型, 建立了高金属含量镁基推进剂水冲压发动机3D多相流掺混燃烧反应模型, 获得了不同进水比例对补燃室内温度分布、组分变化以及发动机比冲等参数的影响规律, 计算结果与地面试验基本吻合。研究结果表明, 一次水燃比对高金属含量水冲压发动机的性能影响明显, 随着一次水燃比的不断增大, 发动机比冲呈现出先增后减的情况, 存在某个最佳的一次水燃比, 发动机比冲性能最高。

基于多目标遗传算法的雷载计算机隔振系统优化设计

张溢文, 尹韶平, 王志杰, 郭君, 吴培明, 崔鑫山

2017, 25(创刊号): 057-63. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.01.005

[摘要](1190) [PDF 5851KB](350)

摘要:
为解决复杂力学环境下雷载计算机的振动隔离问题, 提出了一种基于UG和ANSYS Workbench的联合优化设计方法。在UG中建立了隔振系统的参数化几何模型, 并导入ANSYS Workbench建立有限元模型。计算了原始设计方案的模态参数, 通过与模态试验结果对比, 验证了计算模型的正确性。随后依据隔振设计理论确定了优化目标函数, 使用多目标遗传算法对隔振系统进行了优化设计。通过对比可知, 优化方案较原始方案的最高阶固有频率降低了12.9%, 频率间隔降低了79.6%, 系统的有效隔振频率增加了39.1 Hz, 达到了良好的设计效果。

关于建设“三位一体”水下战装备靶场的思考

沈亚东

2017, 25(创刊号): 064-67. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.01.006

[摘要](1246) [PDF 4241KB](353)

摘要:
为适应海军向实战化转型发展和水中兵器作战试验要求, 以建设装备试验场、部队训练场、作战研练场“三位一体”水下战装备靶场为目标, 基于水下战装备技术发展、试验鉴定模式转变和试、训、研职能拓展对靶场的建设需求, 提出了水下战装备靶场向实战化、信息化、体系化发展的总体趋势和构想,尤其针对靶场现有试验系统不足, 提出了应着力建设和发展的5个重要方向和内容, 为推进靶场建设和水下战装备战斗力生成提供参考。

翼身融合水下滑翔机外形优化设计

孙春亚, 宋保维, 王鹏

2017, 25(创刊号): 068-75. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.01.007

[摘要](1189) [PDF 6926KB](348)

摘要:
为了提高水下滑翔机的滑翔性能, 将翼身融合布局运用到水下滑翔机外形设计中, 进行了翼身融合水下滑翔机初始外形设计, 并对其进行了参数化建模。通过运动能耗分析, 建立了滑翔机的最大航程计算模型。在此基础上, 以最大航程为目标, 采用代理模型全局优化方法, 对滑翔机进行外形优化设计, 优化结果兼顾了提高升阻比和增大滑翔机体积两方面的需求。通过低速风洞试验验证了优化结果的可行性, 为翼身融合水下滑翔机的研制提供了技术支持和参考。

一种AUV锂-亚硫酰氯电池储存可靠性试验评估方法

叶浩亮, 陈涛, 陈遥沛

2017, 25(创刊号): 076-81. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.01.008

[摘要](1076) [PDF 5131KB](378)

摘要:
针对自主式水下航行器(AUV)锂-亚硫酰氯电池储存可靠性考核这一难题, 从厘清指标要求出发, 通过失效机理与影响分析, 确定了影响锂-亚硫酰氯电池储存性能的主要因素和主要故障统计项。提出了试验方案的制定方法, 构建了一套完整的锂-亚硫酰氯电池储存可靠性试验评估方法, 并通过工程案例演算,结果表明, 该方法较好地解决了锂-亚硫酰氯电池储存可靠性考核问题。目前该方法已获得各相关单位认可,并形成试验方案, 投入到实际工程使用, 可为该电池后续试验提供参考。

基于模型预测控制的欠驱动AUV直线路径跟踪

张广洁, 严卫生, 高剑

2017, 25(创刊号): 082-88. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.01.009

[摘要](1080) [PDF 5697KB](366)

摘要:
文中采用模型预测控制的方法, 研究有输入约束的欠驱动自主水下航行器(AUV)的直线路径跟踪控制问题。前人多采用简化的线性系统模型, 文中分别采用线性模型预测控制、线性时变模型预测控制和非线性模型预测控制3种算法对非线性系统进行研究, 得出这些算法的性能对比。仿真结果表明, 无论哪一种模型预测控制算法都可以在满足系统约束的条件下实现AUV的直线跟踪, 且非线性模型预测控制的快速性和稳定性均优于线性模型预测控制。因此, 模型预测控制算法具有较强的可靠性及鲁棒性。

发射装置模拟试验承压结构的预应力模态分析

陈炜彬, 段浩, 王云

2017, 25(创刊号): 089-93. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.01.010

[摘要](1028) [PDF 4413KB](276)

摘要:
发射装置模拟试验承压结构——假海在试验时受到发射冲击的作用, 会产生强烈的振动。假海的振动特性能够为测试设备的安装提供指导, 保证测试设备能安装在适当的位置。通过对假海进行预应力模态分析, 得出其模态特性没有发生明显的变化, 从而得出在预应力作用下假海没有发生明显的应力刚化。最后通过对假海固有振型的分析得出安装测试设备的最佳位置。

一种鱼雷涡轮机叶轮和叶片模态试验技术

刘景云, 孙涛, 彭博, 伊寅, 严海, 高慧中

2017, 25(创刊号): 094-100. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.01.011

[摘要](1089) [PDF 6477KB](369)

摘要:
鱼雷涡轮机叶轮体积小、质量轻、叶片短, 常用的接触式加速度传感器的附件质量对叶轮模态的测试精度有直接影响, 且无法在短叶片上布置。为了完全消除传感器的附加质量影响, 增加测点数量, 提高测试精度, 将非接触式激光测振技术和聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜引入叶轮模态测试中, 解决鱼雷涡轮机叶轮的模态测试难题, 测量出叶轮前5阶固有频率和振型。将2种测振方法对比分析, 结果表明, 2种测振方法测量叶轮固有频率精度均较高, 激光测振技术测量叶轮模态可布置多个测点、测量范围宽、振型结果显示清晰直观; PVDF压电薄膜在较高频率范围的测试精度和抗干扰性较好, 但不适用于低频测量, 且测量的叶轮模态振型难以辨识。

流线型回转体变攻角状态下的通气空泡水动力特性研究

黄磊, 王生捷, 彭雪明, 王景

2017, 25(创刊号): 101-106. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.01.012

[摘要](881) [PDF 5884KB](286)

摘要:
为了探究变攻角通气空泡水动力变化规律, 采用高速摄像观察系统及测力系统相结合, 结合通气两相流场的流动特性, 进行了流线型回转体变攻角通气空泡水动力特性试验研究。结果表明, 在试验所涉攻角范围内, 适当通气量下, 通气空泡的形成将减小流线型回转体模型的阻力、升力及俯仰力矩。随着通气率的增加, 空泡覆盖面积增大, 模型沾湿面积减小, 质心前端非对称沾湿面积减小, 模型阻力及俯仰力矩基本呈减小趋势。升力方面, 随着通气率的增加, 背流区较快形成覆盖整个区域的空泡, 此时升力系数出现突增; 继续增加通气率, 迎流面空泡长度增加, 模型升力系数随之减小。直至通入气体量的增加不再对空泡形态有明显变化, 模型阻力、升力及俯仰力矩均趋于稳定。试验结果可为水下航行器的弹道设计提供参考。

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