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2018年  第26卷  第4期

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综述评论
国外大型无人水下航行器发展综述
钟宏伟, 李国良, 宋林桦, 莫春军
2018, 26(4): 273-282. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2018.04.001
摘要:
当今无人水下航行器(UUV)已成为世界各国海军争相研制的“热点”装备, 并纷纷致力于大型UUV的研发。文中通过对大量文献的分析, 梳理了美国、俄罗斯、英国及德国等主要海军国家有代表性的大型UUV的发展现状和技术特征, 重点介绍了美国主要大型UUV装备的研究进展、应用情况及重要技术指标, 展望了大型UUV在动力、多任务、自主性、导航及有效载荷能力方面的发展趋势。
水中兵器弹道测量技术现状和展望
张思宇, 何心怡, 祝 琳, 刘 扬, 陈 双
2018, 26(4): 283-290. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2018.04.002
摘要:
水中兵器弹道测量系统以水声定位技术为核心, 其弹道测量精度与水中兵器试验定型、日常训练和作战使用的性能评估紧密关联。针对水中兵器弹道测量精度要求高的问题, 文中系统梳理了现有水中兵器弹道测量技术, 根据物理场和应用背景差异, 将现有测量技术分为基于声场的水下主被动弹道测量技术、基于惯性场的水中兵器内弹道测量技术和基于光场的水下光学弹道测量技术, 分别论述了其技术原理和性能特点。同时结合鱼雷等水中兵器高机动、低噪声的发展方向及其作战训练向远海水域拓展的需求变化, 对三类测量技术发展方向进行了展望, 旨在为水中兵器弹道测量技术研究提供参考。
基础研究
波浪作用下圆柱型浮标运动仿真方法对比研究
杨壮滔, 张 涛, 段 浩, 朱 敏, 邵永勇
2018, 26(4): 291-297. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2018.04.003
摘要:
为研究圆柱型浮标在波浪作用下的运动响应, 分别采用基于势流理论和数值波浪水槽的浮标运动仿真方法对同一浮标模型进行仿真, 并与试验结果进行对比。结果表明, 对于垂荡运动, 2种方法的求解精度均较高。对于纵摇运动, 基于势流理论的方法预报规律趋势正确但定量误差较大, 其优点是所需计算资源较少, 可用于方案初步设计; 基于数值波浪水槽的方法求解精度较高, 但所需计算资源较多, 能够指导浮标精细化设计。
基于LS-DYNA的折叠翼动力学分析方法
聂文超, 蔡卫军, 张岳青, 高 山, 徐新栋
2018, 26(4): 298-303. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2018.04.004
摘要:
折叠翼展开时间短, 冲击载荷大, 对折叠翼展开机构的定位、锁紧以及缓冲装置的要求都较高。通常采用的分模块设计方法对结构简化后不能完全反映真实的系统特性, 文中根据折叠翼展开机构平面运动简图建立了数学模型, 采用LS-DYNA软件建立了折叠翼展开机构的有限元模型, 并考虑了系统结构弹性与摩擦力的影响, 对折叠翼动力学与结构强度进行综合仿真。仿真结果表明, 该方法能够模拟展开机构定位销剪断过程、锁紧销完成锁紧动作以及机翼完全展开的动态过程, 得到各构件运动参数信息, 并且在大冲击载荷作用下, 结构弹性会使折叠翼展开到位后出现过冲及振动现象。因此, 在折叠翼展开机构设计时, 不仅要满足快速展开的运动要求, 还要提高结构强度来抑制过冲及振动。文中方法可为折叠翼展开机构的工程设计提供参考。
氢氧燃烧尾气组分测量影响因素仿真分析
肖 波, 孙 涛, 臧顺来, 高育科, 刘景云
2018, 26(4): 304-309. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2018.04.005
摘要:
氢氧燃烧尾气中含有残留氢气、氧气及大量水蒸气, 需经减压、冷凝、充氩、过滤和干燥等预处理后, 方可用组分分析仪对其中的氢氧组分含量进行测量, 这些预处理环节将对测量结果造成不可避免的影响。文中在分析氢氧燃烧尾气组分测量基本过程的基础上, 通过对燃烧室内富氢、富氧和当量比3种工况下氢氧反应的化学平衡过程建模, 以及各预处理过程的分析和建模, 开展了氢氧燃烧尾气组分测量影响因素的仿真分析。结果表明, 组分测量影响因素主要为当前的环境温度, 环境温度越高、测量获得的氢氧燃烧效率越低, 真实燃烧效率则要更低一些。此外, 相同环境温度下富氢工况的真实燃烧效率相较其他工况要更低一些。同时根据仿真分析结果, 提出了提高测试准确率的改进措施。
基于单信标纯方位测量的AUV水下定位方法
李佳橦, 张 臣, 张宏欣
2018, 26(4): 310-315. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2018.04.006
摘要:
在信标深度已知条件下, 提出了一种基于单信标纯方位信息测量的自主水下航行器(AUV)实时定位方法, 以解决单信标AUV水下定位中遇到的问题。不同于传统基于单信标测距信息方法, 文中从坐标变换原理出发, 构建了2自由度(2-DOF)姿态的AUV运动模型, 推导了深度已知条件下纯方位AUV定位的状态空间模型, 在所建立模型的基础上采用扩展卡尔曼滤波器(EKF)进行求解, 并针对EKF算法应用给出了一种滤波器调参方法, 通过构建仿真试验对所提出方法进行了有效性验证, 并将其与现有方法进行了对比分析。结果表明, 在该仿真条件下, 文中基于单信标方位观测模型的方法在滤波精度上要好于基于测距信息的方法, 且收敛性能优于后者。
基于动磁测量与磁偶极子模型的鱼雷近场定位技术
许 政, 李 伟, 秦 楠, 马 琪
2018, 26(4): 316-323. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2018.04.007
摘要:
为了丰富鱼雷近场定位方法, 文中基于动磁测量技术(DMMT)与磁偶极子反演定位模型, 提出了一种新的鱼雷近场定位技术, 并构建了相应测量系统。通过陆上试验, 验证了该技术可实现动磁源的近场准确定位, 且测量系统具有较高的精度和稳定性。该技术可为鱼雷靶场建设中的末弹道与脱靶量测量、过靶相对态势判断等研究提供参考。
水下噪声源可视化识别系统设计与实现
戚 茜, 陈 航, 周 标
2018, 26(4): 324-329. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2018.04.008
摘要:
水下可视化噪声源识别方法是一种有效的声场反演方法, 可直观地获得水下结构噪声源的空间分布情况。文中针对水中兵器的噪声源种类众多, 频谱成分复杂, 单一算法的噪声源识别系统无法同时满足实际工程应用的问题, 运用LabVIEW虚拟仪器软件平台设计出一套将波束形成和近场声全息相结合的水下噪声源可视化识别系统。通过分析水下声场中传播波和倏逝波的声场分布与测量距离和辐射频率的关系, 得出了传播波和倏逝波在水下声场中的变化规律, 确定了可利用的倏逝波传播距离。研究了不同测量距离、辐射频率和阵列尺寸条件下, 适用的可视化噪声源识别方法。实现了传声器阵列各通道标定校准、数据采集、声场波束指向特性、声场重构数据分析及不同频段上噪声源的可视化实验研究。实验结果验证了该系统的有效性, 满足实际工程应用。
工程应用
捷联惯导外场条件下系统级标定技术仿真方法
阮 卫, 冯连鸣, 国琳娜, 王立文, 张秦南, 洪建英
2018, 26(4): 330-334. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2018.04.009
摘要:
为解决实验室标定存在成本高, 工作量大的问题, 文中提出了一种外场条件下、免拆卸的系统级标定技术数值仿真方法, 通过Matlab构建轨迹发生器、惯性测量组合(IMU)模块、惯导解算模块以及滤波器模块, 编排多位置实验对IMU误差进行标定。仿真结果表明, 通过合理的位置设计, 能有效激励IMU误差, 从而对IMU误差进行标定。文中工作可为水下航行器导航定位研究提供参考。
一种基于试验数据的水下航行器流体动力参数辨识方法
赵 冉, 谢 虎, 乔 冰
2018, 26(4): 335-341. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2018.04.010
摘要:
流体动力参数通过风洞试验或者数值计算难以获得精确值, 对此飞行器一般采用系统辨识的方法优化流体参数, 但是飞行器辨识使用类方波开环输入, 具有一定的破坏性和风险, 难以在水下航行器参数辨识中应用。文章提出了在水下航行器实航试验中采用交替变换的航路点进行闭环控制来替代传统的类方波开环输入, 既能充分激发水下航行器动态特性又能确保航行安全; 提出了将水下航行器分为多个通道分别进行辨识以降低辨识难度。最后以某型水下航行器为应用案例进行参数辨识优化, 结果显示: 实航试验中只要执行机构保持一段时间的极限舵也能获得该通道较好的辨识结果; 单通道参数辨识也能获得较高的辨识精度。应用案例在参数辨识后, 开环仿真结果与实航结果一致, 证明了文中所提方法在实际工程应用中的可行性。
声自导鱼雷二次转角作战使用方法
李 华, 张静远
2018, 26(4): 342-347. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2018.04.011
摘要:
针对声自导鱼雷在一次转角作战方式下, 存在鱼雷与目标相遇时目标多普勒速度未能达到自导检测阈值导致难以检测到目标的情况, 从目标多普勒速度与鱼雷自导检测阈值分析入手, 提出满足鱼雷自导检测的二次转角作战方式, 并建立模型。通过蒙特卡洛法求解声自导鱼雷在一次转角作战方式和改进后二次转角作战方式下的发现概率, 并考虑目标机动的情况。结果表明, 改进后的二次转角作战方式可提高声自导鱼雷的发现概率。
水下航行器航行任务可靠度综合评定法
罗晓强, 王 浩, 侯发林
2018, 26(4): 348-351. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2018.04.012
摘要:
水下航行器航行任务可靠度的传统考核方法是将非全航程的条次当作全航程条次统计, 不符合指标剖面要求。针对传统考核方法存在的不足, 提出将航行过程看成是寿命服从指数分布型的综合评定方法, 该方法统计各条次的实航时间, 结合其他分系统的试验数据, 利用L-M法综合折算总的试验任务条次数及失效数, 以基于二项分布的置信下限法计算任务可靠度最低可接受值, 并以此判断任务可靠度是否满足指标要求。研究表明, 该方法解决了传统考核方法的不足, 实施容易、操作简单、结论可靠, 提高了试验效率。
鱼雷通用检测设备总体设计
王敬堂, 张 宇, 廉晓园, 李 彦, 谢 华
2018, 26(4): 352-357. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2018.04.013
摘要:
为了提高鱼雷检测设备标准化、模块化、通用化水平, 采用“通用硬件平台+专用适配器”的模式对鱼雷通用检测设备进行了总体设计。通用硬件平台基于PXI总线和LXI总线, 采用通用测试接口与不同的专用适配器进行连接, 可以在一套检测设备中轻松实现多型鱼雷武器或特定型号鱼雷多个组件的功能测试和故障排查。产品应用结果表明, 鱼雷通用检测设备硬件具有通用性, 软件具有可移植性和互操作性, 较之传统检测设备更方便对后续鱼雷型号的保障功能进行开发和扩充, 具有极强的可扩展性, 该设备的研制和设计为海军武器保障装备的研制和应用提供了参考。
鱼雷性能鉴定试验阶段保障性试验与评价方法
李国良, 郭燕子
2018, 26(4): 358-363. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2018.04.014
摘要:
基于前期理论研究和部分试验基础, 针对新的性能鉴定试验要求中需进行保障效能初步评估这一规定, 通过对鱼雷寿命剖面和综合保障体系结构进行系统梳理, 重点从保障性活动试验与评价、保障资源试验与评价方面讨论鱼雷的保障性试验与评价实施过程中的关键问题, 优化了试验项目设计, 可为后续开展鱼雷性能鉴定试验阶段的保障性试验与评价工作提供参考。
一种火箭助飞鱼雷批检试验抽样检验方案
张 虹, 侯代文, 张宏欣
2018, 26(4): 364-368. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2018.04.015
摘要:
针对火箭助飞鱼雷批检试验抽取样本量有限的特点, 介绍了抽样检验原理, 通过分析批检试验抽样检验方案存在的问题, 提出了综合考虑检验水平、抽样类型、可接受质量水平和风险率等质量指标的抽样检验方案。案例应用分析表明, 该方案可以有效降低试验样本量, 为今后火箭助飞鱼雷批检抽样检验方案的制定及编写“火箭助飞鱼雷批检试验规范”提供技术参考。
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