水下无人系统学报

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王改娣, 吕艳慧, 邹启明

2012, 20(5): 321-325. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.05.001

[摘要](898) [PDF 322KB](592)

摘要:
针对人工通气超空泡涉及因素多、时变特性强、实现难度大、成本代价高的复杂工程问题, 开展了非定常人工通气超空泡数学仿真研究。根据Logvinovich的空泡截面扩展独立性原理, 建立了非定常通气超空泡形态模型,给出了仿真计算方法, 对影响超空泡形态的因素进行了动态仿真计算, 得到了不同充气参数和运动参数下空泡形态变化规律以及与航行体表面的相对位置关系, 提出了满足航行体高速运动稳定的空泡闭合位置要求。研究结果对水下高速航行体的通气系统设计和航行性能设计均具有重要的参考价值, 并可为工程应用研究提供理论基础。

一种混合动力水下滑翔机的操纵性研究

宋保维, 孟祥尧

2012, 20(5): 326-330. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.05.002

[摘要](1460) [PDF 230KB](557)

摘要:
混合动力水下滑翔机是一种加装了鳍舵和螺旋桨推进系统的新型水下滑翔机。为了验证混合动力水下滑翔机的总体性能, 研究了其在海洋环境中不同工作状态下的操纵性。混合动力水下滑翔机除可进行无动力滑翔外, 为了提高运动性能, 提出了2种混合工作模式, 即有动力推进时结合重心调节与无动力滑翔时结合舵操作。根据动量和动量矩定理建立了水下滑翔机的空间运动数学模型和海流动力学模型, 对不同的工作状态进行了仿真。结果表明, 混合动力水下滑翔机的无动力滑翔与有动力推进的转换过程具有良好的操纵性和稳定性, 但在进行无动力滑翔时易受海流的影响发生偏移, 混合工作模式效果良好, 具有可行性。

钛及钛合金在美海军舰船上的应用

匡蒙生, 胡伟民, 郭爱红, 吴始栋, 蒋鹏

2012, 20(5): 331-335. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.05.003

[摘要](958) [PDF 210KB](709)

摘要:
阐明了钛及钛合金在海洋环境中具有的优点, 论述了美海军在新型舰船上开发与应用钛及钛合金研究所取得的进展和成果, 分析了美海军钛及钛合金今后发展的主要方向: 根据不同使用工况环境要求, 研发更多新型海军用钛合金牌号, 增加海军用钛合金种类, 降低钛材成本, 改进焊接材料与工艺。

基于SαS的水声信号噪声统计分布建模

林伟, 王汗青, 苑秉成, 王平波

2012, 20(5): 336-338. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.05.004

[摘要](1425) [PDF 252KB](721)

摘要:
针对水声信号噪声统计分布难以准确描述的问题, 在α稳定分布相关特性基础上, 提出了一种基于对称α稳定分布(SαS)的水声信号噪声统计分布模型。首先结合水声信号噪声概率分布的特征, 建立了用于描述水声信号噪声统计分布的SαS模型, 再根据各种水声环境实际试验数据, 对不同水声环境下特征指数α的取值范围进行了水池、湖试和海试试验统计。试验数据分析结果表明, SαS分布模型可用于水声噪声信号统计描述。

基于改进Huber估计的水下尺度目标参数估计

杨向锋, 杨云川, 郭磊

2012, 20(5): 339-343. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.05.005

[摘要](1419) [PDF 245KB](581)

摘要:
尺度目标参数是水下声自导武器近程进行弹道机动和垂直命中攻击的关键参数, 有效估计尺度目标的特征参数对保证水下声自导武器作战毁伤效果至关重要。本文利用水下声自导武器检测得到的尺度目标多亮点信息对目标尺度参数进行估计, 然而目标不同反射部位的反射能力不同, 对应的多亮点检测信噪比存在差异, 直接利用最小二乘拟合进行尺度参数估计可能会造成较大的估计误差。基于Huber稳健M估计原理, 通过分析对Huber估计进行了改进, 该方法利用亮点强度和拟合误差计算迭代拟合权值矩阵, 通过拟合误差剔除可能存在的干扰亮点, 能对目标长度、走向角、等效点进行有效估计。仿真分析和实航试验结果均表明, 该方法具有稳健的收敛性能, 能有效剔除干扰点, 具有较强的抗干扰能力和较高的参数估计精度。

联合对角化技术在空间谱估计中的应用

赵龙龙, 宋海岩

2012, 20(5): 344-347. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.05.006

[摘要](1062) [PDF 220KB](631)

摘要:
在实际工程应用中, 传统空间谱估计方法受噪声、干扰及采样效应等因素影响, 其性能明显退化。为了克服这些因素对方位估计结果的影响, 提高算法性能, 本文将空时相关矩阵组代替传统的采样协方差矩阵, 利用联合对角化这一新的数学工具, 研究了一种基于Jacobi旋转正交联合对角化的空间谱估计方法。通过对空时相关矩阵组进行联合对角化, 得到了联合对角化矩阵和对角化后的矩阵组, 最终利用联合特征值和特征向量得到修正的阵列协方差矩阵, 并对空间谱估计处理器进行修正。仿真结果表明, 在不同的信噪比、快拍数等条件下, 基于联合对角化的空间谱估计算法较传统方法具有更高的分辨力和更低的均方根误差, 能有效降低方位估计的信噪比门限, 进而改善传统空间谱估计方法的方位估计性能。

3种辐射头水声宽带换能器设计及布阵技术应用

田丰华, 刘亚盈, 何文峰

2012, 20(5): 348-352. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.05.007

[摘要](858) [PDF 324KB](535)

摘要:
为了充分利用声纳的布阵空间, 增加辐射面积, 从而提高声纳基阵的整体性能, 采用了有限元分析方法, 借助ANSYS软件设计了圆形、方形和六边形辐射头水声宽带换能器。在辐射面积、压电元件和长度等要素相同的条件下, 仿真计算了3种不同形状的辐射头对水声宽带换能器谐振频率、发送电压响应、自由场电压接收灵敏度和收发频带宽度等性能的影响, 并对结构进行了优化; 研制了3种不同形状辐射头换能器并进行了水池试验, 测试结果与计算结果具有较好的一致性。最后, 在声纳开窗尺寸相同的情况下, 对3种换能器的布阵效果进行了研究。

基于纯方位角测量的水下目标被动跟踪技术

宋绪栋, 蔚婧, 李晓花, 李亚安

2012, 20(5): 353-358. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.05.008

[摘要](1484) [PDF 328KB](619)

摘要:
水下目标的被动跟踪技术在军事上具有重要的应用价值, 为了解决基于纯方位角测量的水下目标被动跟踪技术在实际应用中的问题, 研究了几种适合于单、双观测站的水下目标被动跟踪算法。分别对伪线性估计算法、扩展卡尔曼滤波算法、无迹卡尔曼滤波算法在不同参数情况下的性能进行了详细的仿真与分析。仿真结果表明, 静止单观测站虽不能获得目标的完全观测, 但是在具有一定先验信息的情况下, 伪线性估计算法也可以实现对目标轨迹的估计; 双观测站可以获得对目标的完全观测, 并且在观测方程严重非线性的情况下, 无迹卡尔曼滤波方法的性能要优于扩展卡尔曼滤波方法。仿真结果对工程应用具有重要的参考价值。

基于BTT的反鱼雷鱼雷偏航角速率控制器设计

高璇, 周徐昌, 潘逊

2012, 20(5): 359-362. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.05.009

[摘要](1612) [PDF 150KB](623)

摘要:
反鱼雷鱼雷(ATT)的机动性对于其成功拦截来袭鱼雷的概率有着重要作用, 而随着ATT机动性的提高, 对其控制的难度也越来越大, 这就对ATT的控制器设计提出了更高的要求。可以选用倾斜转弯(BTT)控制方式来提高ATT的机动性。研究了常规的比例-积分-微分(PID)控制, 智能PID控制, 预测函数控制(PFC)和模糊自适应PID控制, 并将它们分别应用于ATT的偏航角速率控制。仿真结果表明, 相对常规PID控制, 智能PID控制、PFC和模糊PID控制时, 系统控制过程平滑、无超调, 系统响应快速、稳定、准确, 且结果简单, 实用性强。相比较而言, PFC相对智能PID控制和模糊PID控制响应速度更快, 而且计算量小, 更适应ATT偏航角速率控制系统的快速响应要求。

鱼雷燃气涡轮机废气喷水冷却计算与分析

赵海涛, 师海潮, 伊进宝, 赵卫兵

2012, 20(5): 363-366. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.05.010

[摘要](1339) [PDF 183KB](672)

摘要:
使用燃气涡轮机可使鱼雷航速大幅度提高, 但由于涡轮机后废气温度较高, 对密封、轴承、润滑系统及航迹产生不利影响, 必须采取措施对废气进行冷却。本文详述了涡轮机废气喷水冷却的原理, 并基于工程热力学及流体力学基本理论, 建立了废气喷水冷却计算模型, 对不同工况下涡轮机废气冷却进行了计算, 得到了满足要求的最优喷水量和冷却后废气热力参数。计算结果为燃气涡轮机动力装置冷却系统设计提供了理论支撑。

无刷直流电机直接转矩控制系统

王松林, 谢顺依, 徐海珠, 连军强

2012, 20(5): 367-370. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.05.011

[摘要](1281) [PDF 275KB](646)

摘要:
针对无刷直流电机换相期间存在较大的转动脉动，将直接转矩控制方法用于无刷直流电机控制系统中,分析了直接转矩控制的原理，结合无刷直流电机自身的特点，提出了略去磁链观测环节的无刷直流电机直接转矩控制方案。该方案转矩环采用滞环控制，根据转矩环输出和磁极位置决定施加的电压空间矢量。仿真和试验结果均表明，该方法能够较好地抑制无刷直流电机的转矩波动，具有良好的转矩动态响应。

对水中兵器战斗部快速形成战斗力的探讨

黄凤军, 赵晋宏, 张骏虎

2012, 20(5): 371-374. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.05.012

[摘要](1233) [PDF 169KB](572)

摘要:
根据目前水中兵器战斗部在使用中存在的较多问题、战斗力需进一步提高且有较大挖掘潜力和提升空间的现状, 针对影响战斗力形成的因素, 探讨了形成战斗力的3个基本要求, 分别从人员培养、战斗部研制、配套保障和日常训练等方面提出了快速形成和提高战斗力的方法和途径。对院校教育、部队培训的模式和内容提出了建议; 对研制中发挥顶层决策作用、明确和优化使用信息、进一步推进“三化”等方面进行了论述; 提出了配套保障建设、部队训练等应注重和加强的方面。考虑了战斗部形成战斗力涉及的规划、实现和使用全过程, 针对薄弱环节和潜力空间提出了解决方法和建议。

反鱼雷鱼雷战斗部对来袭鱼雷爆炸毁伤效应仿真

刘锐, 鲁忠宝, 王明洲

2012, 20(5): 375-379. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.05.013

[摘要](1119) [PDF 358KB](620)

摘要:
为了获得反鱼雷鱼雷(ATT)战斗部水中爆炸对来袭鱼雷的毁伤效应, 以ANSYS LS- DYNA有限元分析软件为平台, 对ATT攻击对象(来袭鱼雷)进行了较为系统的建模, 并采用流固耦合算法针对ATT战斗部在不同距离、不同角度下对来袭鱼雷的爆炸毁伤效应进行了仿真计算, 得出了ATT战斗部的毁伤半径、来袭鱼雷的毁伤判据以及ATT对来袭鱼雷的毁伤规律。仿真结果表明, 在水中爆炸作用下, 来袭鱼雷燃料舱段壳体较其他部分壳体更易发生变形或破裂。该研究可为鱼雷的毁伤效应评定及ATT战斗部研究提供参考。

一种组合药型罩聚能战斗部

周方毅, 詹发民, 姜涛, 张可玉

2012, 20(5): 380-383. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.05.014

[摘要](1372) [PDF 336KB](685)

摘要:
现随着现代舰船抗爆炸冲击能力的日趋增强, 必须大幅提高鱼雷战斗部威力才能有效打击敌方舰船, 为此设想了一种组合药型罩聚能战斗部应用于新型鱼雷。设计了聚能战斗部的结构, 分析了其作用机理, 利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA进行了数值仿真计算, 得到了其侵彻单层靶板的应力云图。仿真结果表明, 该组合药型罩战斗部能利用前级聚能射流为后续爆炸成型射弹(EFP)弹丸随进破坏提供运动空间, 对目标的破坏效应明显强于普通聚能战斗部。该研究结果可为新型高效鱼雷战斗部设计提供参考。

装备阵地值班贮存可靠性及评估方法

王语梁, 张静远, 丁平

2012, 20(5): 384-387. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.05.015

[摘要](1009) [PDF 165KB](587)

摘要:
提出了装备阵地值班贮存可靠性的概念, 研究了装备在阵地值班时的贮存可靠性, 根据装备阵地值班的环境特点及所掌握的数据类型, 提出了经典统计和Bayes两种评估方法, 制定了相应的可靠性评估程序, 并结合装备阵地值班试验数据, 分别运用这两种评估方法对值班装备可靠性进行了评估, 给出了值班装备阵地贮存可靠性变化规律, 可以作为评估装备使用可靠性的量化指标之一, 也可为改进装备贮存可靠性提供参考。

火箭助飞鱼雷装载可靠度的Bayes检验方法

齐立新, 宁永成, 邢国强

2012, 20(5): 388-391. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.05.016

[摘要](1213) [PDF 216KB](542)

摘要:
针对火箭助飞鱼雷系统复杂、子样数少的特点, 采用Bayes评估方法融合各种先验信息, 对其装载可靠度进行评估。分别采用Kullback信息方法和最优化方法, 克服了传统试验方法环境因子计算和试验方案确定中主观性较强的不足, 提高了试验方案的准确性和客观性。根据设定的战技指标, 在双方风险对等的前提下, 给出了具体的评定方案。

火箭助飞鱼雷海上落点测控系统测量误差分析

张玉涛, 薛飞, 李鹏

2012, 20(5): 392-395. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.05.017

[摘要](875) [PDF 585KB](503)

摘要:
火箭助飞鱼雷海上落点是影响其命中精度的重要参数, 在试验测量时, 用于水声定位的海上浮标可能会出现缺失而影响其测量精度。本文利用Matlab软件对火箭助飞鱼雷海上落点测量浮标预设阵型进行了仿真研究, 分析了缺失部分浮标对测量精度的影响, 给出了缺失浮标数量及阵型最低条件, 即当12个浮标中缺失4个浮标且阵型不对称时, 测量精度会迅速下降。研究结果表明, 在落点测控过程中, 如果文中的预设浮标阵型不满足最低条件, 应重新调整浮标。该研究可为海上实际试验指挥决策提供技术支撑。

线导鱼雷靶场散布试验鉴定方法

朱文振, 叶豪杰, 刘波

2012, 20(5): 396-400. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.05.018

[摘要](1139) [PDF 225KB](636)

摘要:
鱼雷靶场散布是线导鱼雷作战能力的重要指标, 也是线导鱼雷试验鉴定的重要内容。分析了线导鱼雷导引过程中产生鱼雷散布的原因, 建立了雷位误差和深度误差数学模型, 应用试验设计理论确定了试验项目与试验样本, 并通过对影响线导鱼雷靶场散布主要因素的分析, 确定了试验方案设计原则, 提出了试验评定方法。该方法为制定线导鱼雷靶场散布试验鉴定和方案设计提供了理论依据, 也可为线导鱼雷作战仿真及作战效能评估提供参考。

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2012年第20卷第5期

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