水下无人系统学报

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宋保维, 朱信尧, 曹永辉, 梁庆卫

2010, 18(6): 401-405. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.06.001

[摘要](1986) [PDF 572KB](1322)

摘要:
无人水下航行器（UUV）的应用越来越广泛，但满足不了长期定点探测的要求。在介绍了现有海底停驻功能的UUV的一些研制情况、工作原理、关键结构和主要组成部分的情况下，提出了2种海底停驻策略的UUV——液压支撑式和锚链式UUV，并对这2种策略UUV的主要组成部分、工作原理和大体工作过程进行了简单的描述，最后结合这2种海底停驻策略探讨了海底停驻UUV的关键技术，旨在为相关研究人员提供参考。

基于HLA的鱼雷虚拟测试系统中可视化成员设计

胡君朋, 黄芝平, 刘纯武

2010, 18(6): 406-409. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.06.002

[摘要](1329) [PDF 1289KB](726)

摘要:
为满足鱼雷虚拟测试系统对数据可视化的需求, 基于实时视景仿真软件平台Vega Prime和高层体系结构(HLA), 设计了可视化成员的视景渲染线程和数据交互线程, 解决了线程同步问题。针对HLA各联邦成员接口基本相同的特点, 设计了联邦成员接口动态链接库, 解决了由于成员数量多、接口重复所带来的代码维护困难的问题。测试结果表明, 该系统图像显示平滑, 可视化效果逼真流畅, 满足系统的实时性要求。

超高速鱼雷通气系统内流场CFD分析

王亚东, 袁绪龙, 张宇文

2010, 18(6): 410-413. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.06.003

[摘要](1787) [PDF 756KB](815)

摘要:
为研究超高速鱼雷(UHST)通气系统内流场的参数分布特性及其流量比例分配的实现方法，基于可压缩气-水混合物多相流模型，应用商用计算流体力学（CFD）软件FLUENT对流场进行了数值模拟。使用2D轴对称网格模型进行计算，获得了超高速鱼雷通气系统内流场的气相体积分数、压力、温度和马赫数分布云图，给出了不同位置通气流量按比例分配的通气孔尺寸设计建议。仿真结果已用于指导UHST通气系统设计，试验结果表明，设计结果良好，达到了预期目标。

基于CFD的UUV外挂鱼雷位置分析

周杰

2010, 18(6): 414-418. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.06.004

[摘要](1694) [PDF 687KB](770)

摘要:
为确定无人水下航行器（UUV）外挂鱼雷的最佳位置, 该文首先利用UUV外挂鱼雷后的水下稳性计算,初步确定鱼雷的外挂位置, 然后采用FLUENT软件计算了鱼雷不同外挂位置对整体流体动力参数的影响, 根据选定的UUV最终确定其外挂鱼雷的最佳位置为UUV底端两侧, 并利用SIMULINK建立空间运动性能仿真模型, 对外挂位置进行了动态运动性能的仿真计算, 进一步验证了最佳外挂位置的计算结果。

多状态鱼雷可靠性的评定方法

周春明

2010, 18(6): 419-421. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.06.005

[摘要](1505) [PDF 175KB](713)

摘要:
为了客观、真实评价鱼雷的可靠性水平，为鱼雷试验考核和使用提供依据，在分析鱼雷试验的多状态特点和鱼雷可靠性的二项分布评定方法的基础上，运用模糊性概率的理论和方法，用可接受的合格度之和代替试验成功数，建立了多状态下鱼雷可靠性点估计和置信下限的评定方法，将成败型鱼雷可靠度的评定向多状态拓展。此方法简单易行，便于实际运用，多状态可靠性评定方法的运用和实践，有利于推进鱼雷可靠性的发展。

混响背景下的声自导系统空时最优处理

周晶, 郝保安, 陈亚林, 胡桥

2010, 18(6): 422-425. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.06.006

[摘要](1344) [PDF 595KB](733)

摘要:
混响是鱼雷主动自导背景干扰的一部分，也是限制鱼雷自导主动检测目标的主要因素。浅海环境下，海底和海面的界面混响干扰尤为严重，直接影响鱼雷主动回波信号的目标检测结果。本文针对不同入射角度混响多普勒变化，分析了自导系统在运动过程中接收混响信号的空时2D特性,研究了空时2D功率谱的实现方法。通过仿真分析最优处理器的2D频响输出和最优处理器的输入输出信混比，证明了该方法抑制混响的有效性,同时研究了空时自适应处理技术的评判标准，分析了阵元数变化对最优处理器改善因子的影响。

激光尾流制导后向散射信号的仿真

朱东华, 张晓晖, 夏珉, 饶炯辉, 顾建农

2010, 18(6): 426-429. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.06.007

[摘要](1797) [PDF 397KB](752)

摘要:
为研究激光尾流制导工作机理, 对水下航行器全航程探测舰船气泡尾流过程中激光后向散射信号进行了建模仿真, 建立了舰船尾流数据模型和尾流气泡后向激光散射模型, 并在此基础上编制了光尾流制导信号仿真软件, 通过调用蒙特卡洛仿真引擎和典型水面舰船尾流数据, 计算获得了5种典型的美国海军主力作战舰艇尾流在各种仿真参数条件下的后向激光散射信号曲线, 仿真结果展现了不同条件下激光散射信号特征, 解决了光尾流制导试验过程中实际舰船尾流和海水环境等试验条件难以复制模拟等问题, 为激光尾流制导技术提供了判别依据。

舰船辐射噪声波形重构研究

罗建, 程越巍, 相敬林

2010, 18(6): 430-434. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.06.008

[摘要](1351) [PDF 420KB](668)

摘要:
舰船辐射噪声作为舰船的重要特性, 其物理仿真实现对武器和声纳样机的物理检测及评估都具有实际工程价值。该文研究了舰船辐射噪声波形重构的3个问题。依据线性系统理论, 给出了在通用计算机上产生同时具有规定振幅概率分布和功率谱的随机时间序列的方法。该算法的突出优点是, 可以连续产生模拟噪声, 使用该算法可以便利地校正由发射换能器频率响应引起的失真。其次, 讨论了接收换能器的等效电特性, 以便构成一个可覆盖宽频带(3 Hz～20 kHz)的声电换能器模拟系统。仿真结果表明, 利用耦合腔、振动液柱和消声水池能够对目标探测系统进行物理模拟试验, 能够产生模拟实船噪声的声信号及实船通过时的通过特性, 本文研究旨在为水声接收机的性能模拟研究提供依据。

近场MVDR聚焦波束形成被动定位方法

熊鑫, 章新华, 黄冠, 卢海杰, 兰英

2010, 18(6): 435-439. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.06.009

[摘要](1868) [PDF 655KB](1163)

摘要:
该文系统地研究了最小方差信号无畸变响应(MVDR)聚焦波束形成方法的定位性能, 特别是对该方法定位性能受某个参数的影响情况进行了较详细的研究。首先分析了近场情况下线列阵接收信号的模型, 然后分别推导了常规聚焦波束形成和MVDR聚焦波束形成的定位原理。仿真比较了这两种定位方法的定位性能, 以及MVDR聚焦波束形成被动定位方法在不同的阵元间距和不同的目标距离情况下的定位性能。仿真结果表明, 与常规聚焦波束形成相比, MVDR近场聚焦波束形成在提高分辨率的同时, 减小了“混叠”影响, 具有更为平滑的背景和更低的旁瓣级, 同时认为, 为了得到比较好的定位效果, 目标应处于相对于“近场”的位置, 从而为目标精确定位提供依据。

重力驱动水下滑翔机调控系统设计与仿真

韩定邦, 石秀华, 赵丽强, 杨会涛

2010, 18(6): 440-444. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.06.010

[摘要](1808) [PDF 702KB](929)

摘要:
水下滑翔机是一种依靠重浮力驱动的自主无人水下航行器。为了研究水下滑翔机运动参数与控制变量的关系, 首先对重力驱动式水下滑翔机进行了总体分析, 设计了重浮力调节机构和重心调节机构。为了获得水下滑翔机调控系统的具体调节参数, 对重浮力调节装置安装在艏部的水下滑翔机进行了受力分析, 根据Newton-Euler方法建立了水下滑翔机的运动学方程, 利用Matlab软件进行仿真计算, 得出了定常运动状态下攻角、俯仰角和速度随着重物块移动距离增大或净浮力质量增加而单调递增, 净浮力质量一定时, 水平速度存在极值。最后, 基于能获得最大水平速度考虑, 确定了重心调节装置和重浮力调节装置的参数。

水下航行器试验航路设计与仿真

吴碧, 汪新, 王华奎

2010, 18(6): 445-448. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.06.011

[摘要](1848) [PDF 156KB](771)

摘要:
水下航行器的导航精度试验与航路的设计关系密切, 为了找出最佳的试验航路, 以得到真实可信的导航精度, 该文通过对导航系统采用多普勒计程仪加光纤陀螺罗盘或惯导系统的仿真, 分别计算直线航路、闭环航路和开环航路情况下的导航精度, 以确定不同航路设计对导航精度的影响。仿真结果表明, 由于导航系统的误差在环形航路中会互相抵消, 使得环形航路试验得到的导航精度偏小, 这与试验的本意相违背; 而直线航路试验不受此影响, 得到的导航精度较环形航路的大, 是最接近真值的。本文首次提出了用仿真计算确定水下航行器试验航路的方法, 可为水下航行器试验航路的选择提供依据。

网络化鱼雷控制系统存在不确定因素的稳定性分析

李娟丽, 刘卫东, 张兴华

2010, 18(6): 449-452. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.06.012

[摘要](1743) [PDF 424KB](727)

摘要:
基于控制器局域网(CAN)总线的网络化控制系统结构和特点, 以鱼雷航向控制系统为例, 运用TrueTime仿真工具搭建了该网络控制系统的仿真框架, 研究了网络传输延时、数据包丢失等不确定因素对该比例积分微分(PID)控制系统稳定性能的影响; 并利用Lyapunov稳定性原理和线性矩阵不等式(LMI)方法, 针对存在不确定因素的影响来设计网络化控制系统的控制器。仿真结果表明, 所设计的控制器减小了不确定因素对系统稳定性的影响, 保证了系统稳定正常工作, 实现了对网络化控制系统的优化处理。

部分进气燃气涡轮机叶轮流场数值模拟

伊进宝, 赵卫兵, 师海潮

2010, 18(6): 453-457. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.06.013

[摘要](1583) [PDF 2127KB](562)

摘要:
基于求解雷诺平均的NAVIER-STOKES方程组，对部分进气燃气涡轮机叶轮内部流场进行全3D粘性定常数值模拟，研究了涡轮机叶轮内部流场精细结构。研究结果表明，本文所使用的数值模拟方法能够较好地捕捉部分进气燃气涡轮机叶轮内部存在的各种复杂流动结构；叶轮进口燃气超音速，导致叶轮入口产生激波，激波与边界层干涉，造成边界层分离，引起流动损失增大，从而影响叶片的载荷分布和涡轮效率；叶轮通道内部流动呈强3D特性，存在各种旋涡结构；部分进气设计和叶轮高速旋转，使叶轮受到强烈的交变力冲击，对叶片应力分布产生不利影响。该方法为部分进气燃气涡轮机设计及工程应用提供参考。

采用三次谐波积分法的AUV无传感器永磁无刷直流电机起动方法

李宏, 王崇武

2010, 18(6): 458-464. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.06.014

[摘要](1943) [PDF 507KB](725)

摘要:
为降低电机制造成本, 简化电机结构, 实现自主式水下航行器(AUV)的稀土永磁无刷直流电机(BLDCM)无位置传感器控制, 该文分析了BLDCM应用于AUV的特点, 介绍了三次谐波积分法的工作原理及获取方法。通过测量电机的三相电压来确定逆变器功率管是否导通和导通顺序; 通过三次谐波积分信号和直流电压计算转速, 确定逆变器初始起动占空比和功率管换相时刻。仿真结果表明, 采用该起动方法的三次谐波积分控制可以满足AUV永磁无刷直流电机的无传感器控制。

两雷齐射试验及评定分析

贺成刚, 唐世轩, 邓南明

2010, 18(6): 465-469. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.06.015

[摘要](1468) [PDF 234KB](688)

摘要:
鱼雷齐射试验方法与评定标准一直存在较大分歧, 该文分析了齐射试验定义和影响齐射雷性能的因素, 提出了搜索、跟踪及末攻击全过程考核主动声自导鱼雷齐射性能的要求, 经试验方案分析和比较, 推荐了优先选用两雷经一次转角、二次转角后均对着目标搜索的试验方案, 它具有考核全面、有效性好的特点。本文提出了尾流自导鱼雷齐射试验新思路, 即首先发射单雷多次以不同角度穿过自身尾流, 对尾流自导是否检验到鱼雷尾流进行实航验证, 在此基础上确定尾流自导鱼雷能否齐射及齐射使用条件, 再进行齐射试验验证。

潜射自航式声诱饵发射时机与初始航向模型

李长军, 王顺意

2010, 18(6): 470-474. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.06.016

[摘要](1576) [PDF 249KB](690)

摘要:
发射时机与初始航向是影响自航式声诱饵作战使用效果的关键因素。该文通过分析潜艇使用自航式声诱饵对抗声自导鱼雷的作战过程，在一定对抗态势下，建立了自航式声诱饵有效发射时机与有效初始航向的解析模型，以此确定了自航式声诱饵发射时机和初始航向的有效取值范围。依据不同的鱼雷报警初始信息，采用搜索算法，在有效取值范围内计算自航式声诱饵有利发射时机和有利初始航向。该算法对自航式声诱饵作战使用问题的进一步研究具有一定的参考价值。

基于作战对抗下的直升机双机协同鱼雷攻击

蹇明裕, 丁红岩, 王甲兴

2010, 18(6): 475-478. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.06.017

[摘要](1462) [PDF 269KB](703)

摘要:
基于直升机投雷时目标潜艇采取机动规避和噪声干扰等对抗措施为前提，对双机协同鱼雷攻击的组织、影响投雷命中概率的射击瞄准点进行了分析，建立了双机协同前飞投雷的参数转换模型、目标机动模型和噪声干扰器干扰模型。通过仿真分析与单机前飞投雷比较，对抗条件下双机协同投雷可有效提高对目标的命中概率，在相同条件下对目标的发现概率更大。

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2010年第18卷第6期

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