水下无人系统学报

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钱东, 赵江

2015, 23(4): 241-256. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2015.04.001

[摘要](1311) [PDF 301KB](4041)

摘要:
分析了战术、技术与程序(TTPs)的概念内涵, 从战术对抗和新装备研制的角度阐述了TTPs的作用与意义; 列举了美军典型TTPs的要点; 介绍了中国地空导弹部队战法创新的经典战例; 从作战环境、目标特性、任务规划、搜索与跟踪、作战协调、武器运用与攻击策略、精确打击与毁伤控制、与技术结合的战术技巧、协同作战等方面对美空军对地攻击战法进行了分析, 讨论了对水下战的启示。指出, TTPs是有效组织和综合运用作战资源的方法指南, 是联系作战与装备、战术与技术的桥梁和纽带, 对未来武器装备研制和无人化作战具有重要意义;研究TTPs要以武器运用为导向, 关注开发原理, 重视基础性研究, 从系统层面理解现代作战规律。

鱼雷头罩入水破坏模式研究

钱立新, 刘飞, 屈明, 胡艳辉, 赵剑波

2015, 23(4): 257-261. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2015.04.002

[摘要](1245) [PDF 1462KB](555)

摘要:
为研究鱼雷头罩入水破坏机制和理论设计方法, 分析了鱼雷头罩入水破坏过程及主导因素, 对特定设计边界的鱼雷头罩进行了入水动力学数值仿真计算和试验验证。试验结果表明,“撑进破坏”是鱼雷头罩入水解体的有效破坏模式, 预制槽弱链结构与罩壳头部强度的匹配设计是实现“撑进破坏”模式的必要条件。基于“撑进破坏”模式提出了设计可行域概念, 可作为鱼雷头罩设计的物理边界。

超空泡航行器流体动力CFD计算

李雨田

2015, 23(4): 262-268. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2015.04.003

[摘要](1082) [PDF 1294KB](598)

摘要:
超空泡航行器运动在超空化流动模式下, 流场内涉及固、液、气3种介质, 空泡与航行器相互耦合作用极为复杂。文中给出了超空泡航行器减阻特性、非线性、非定常与不确定性、流体惯性力较小4种典型流体动力特性, 揭示了超空泡航行状态下航行器的流体力学本质。通过仿真计算, 得到了空泡外形随空化数、攻角、舵角的变化趋势, 利用计算流体力学(CFD)方法计算给定外形航行器在超空泡流型下的受力情况, 分析了航行器流体动力特性变化, 并给出了影响其变化的相关因素。该研究可为超空泡航行器动力学建模和弹道计算提供参考。

基于自适应对消的鱼雷电磁引信目标模拟系统收发耦合干扰抑制

严争通, 肖素娟, 白志科, 陈亚林

2015, 23(4): 269-275. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2015.04.004

[摘要](1234) [PDF 449KB](462)

摘要:
基于收发同时工作体制下的收发耦合干扰抑制问题在目标模拟系统中的重要性, 阐述了鱼雷电磁引信目标模拟系统的设计方案和工作方式, 建立了在收发同时工作下的耦合模型, 提出了利用自适应对消来实现目标信号和耦合干扰信号的实时分离, 并对模型和算法进行了仿真计算, 重点研究了自适应对消算法参数的选择对收发耦合干扰抑制有效性的影响。仿真结果表明, 在参数选择合理情况下的自适应对消方法能有效地解决收发耦合干扰抑制问题, 同时考虑自适应对消的实时性和稳定性, 采用递推最小二乘算法比最小均方算法更合理。

一种气泡背景下目标检测算法

吴双, 杨长生, 梁红

2015, 23(4): 276-279. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2015.04.005

[摘要](806) [PDF 693KB](460)

摘要:
研究发现, 海豚在气泡背景下检测目标的能力优于人工声呐。基于海豚在搜索目标时发射的信号都是脉冲串的形式, 且有些信号的相邻2个脉冲相位相反。文中采用Keller-Miksis方程的气泡模型, 使用相位相反的仿海豚喀啦脉冲对, 利用双反脉冲声呐(TWIPS)研究了其在气泡背景下探测目标的有效性, 并将其与标准声呐处理进行对比。仿真结果表明, 对于文中采用的气泡云分布, 利用TWIPS探测线性目标时其性能优于标准声呐处理的性能。

有缺陷的多接收阵合成孔径声呐成像技术

张远彪, 朱三文

2015, 23(4): 280-284. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2015.04.006

[摘要](844) [PDF 465KB](408)

摘要:
试验过程中不可预测的原因可能会导致接收基阵中的一个或多个接收阵元失效, 进而严重影响整个合成孔径声呐(SAS)系统的性能。基于此, 提出了一种有缺陷的多接收阵SAS成像方法, 首先基于线性预测方法对失效阵元的回波信号进行重构, 然后再进行合成孔径成像处理。该方法可以较好地解决阵元失效带来的图像畸变问题, 仿真试验验证了其有效性和可行性。

线性调频脉冲串信号及其检测性能分析

岳雷

2015, 23(4): 285-290. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2015.04.007

[摘要](1236) [PDF 497KB](565)

摘要:
针对主动声呐的混响抑制问题, 研究了线性调频脉冲串(PTLFM)信号的时域频谱特性及模糊度函数特性, 提出了采取宽带对称三角状调频形式PTLFM信号提高速度副瓣处的混响抑制性能的方法, 根据梳状谱信号设计要求完成了PTLFM波形设计及PTLFM实测数据在复杂背景下不同运动速度的目标检测。理论分析、仿真结果及实测数据处理结果表明: 对于静止或运动目标来说, 锯齿状调频形式PTLFM信号的混响抑制性能优于对称三角状调频形式PTLFM信号; 对于运动速度为其模糊度函数速度副瓣最大值的目标来说, 对称三角状调频形式PTLFM信号混响抑制性能更强。本文的研究可以为抗混响波形设计提供参考。

基于闭式循环动力系统的鱼雷壳体冷凝器一维建模与仿真

韩勇军, 杨赪石, 彭博, 郭兆元, 路骏, 马为峰

2015, 23(4): 291-295. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2015.04.008

[摘要](1322) [PDF 554KB](454)

摘要:
为深入研究鱼雷闭式循环热动力系统壳体冷凝器的传热特性, 建立了壳体冷凝器一维传热数学模型。通过仿真计算, 获得了壳体冷凝器沿轴向温度、压力以及干度分布特性, 讨论了不同冷却通道截面尺寸、入口乏汽质量流量及入口乏汽温度条件对壳体冷凝器工作特性的影响。计算分析结果表明, 在壳体冷凝器相同入口乏汽参数条件下, 对于不同截面尺寸的冷却通道, 其换热特性也不同。壳体冷凝器出口温度受入口乏汽温度影响较大,出口压力受入口乏汽质量流量影响较大。可为鱼雷壳体冷凝器的性能预示和结构设计提供参考。

水下冲动式涡轮机斜喷管设计新方法

蒋彬, 罗凯, 高爱军, 封启玺, 伊进宝

2015, 23(4): 296-300. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2015.04.009

[摘要](753) [PDF 411KB](425)

摘要:
为改进水下部分进气冲动式涡轮机斜喷管的设计, 考虑实际过程中喷管内部的流动损失及出口气流的偏角、涡轮动叶栅的压降损失和余速损失, 提出了一种斜喷管的设计新方法, 并用数值方法进行了合理性检验。较传统方法而言, 采用新方法设计出的斜喷管对应的涡轮内效率提高了5% 左右, 且涡轮机出口静压更接近设计背压。该方法可为水下涡轮机斜喷管设计提供参考。

螺旋管蒸发器工质流动换热建模及仿真

白杰, 党建军, 李代金, 王晓欣

2015, 23(4): 301-304. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2015.04.010

[摘要](1138) [PDF 331KB](456)

摘要:
为研究水下航行器螺旋管蒸发器在锅炉反应器中的性能, 建立了其稳态一维分布参数模型。通过将蒸发器沿管长划分成若干个单元, 采用数值计算方法, 对每个单元进行求解, 获得工质沿流动方向的状态参数。通过仿真试验, 分析了工质被加热至过热蒸汽的流动和换热过程, 对比分析了不同进口工质温度和流量下管内温度和压强的变化情况。仿真结果表明, 工质通过蒸发器产生的压损主要在两相区和气相区, 但相对工质自身高压, 压损较小; 提高进口工质温度可以增强换热性能, 提高出口蒸汽温度; 减少进口工质流量, 会增加出口蒸汽温度, 且增温作用显著。该数值计算模型可为水下航行器螺旋管的设计及其动力系统热力计算提供参考。

多模型自适应联邦卡尔曼滤波及其在鱼雷导航定位中的应用

曹萌, 李建辰, 国琳娜, 黄海, 洪剑英

2015, 23(4): 305-310. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2015.04.011

[摘要](1324) [PDF 443KB](483)

摘要:
针对复杂环境所引起的鱼雷组合导航系统模型参数变化导致传统单一固定参数滤波器精度降低的问题,设计了一种适用于复杂情况的多模型自适应联邦卡尔曼滤波器。该滤波器采用多模自适应联邦滤波算法, 利用多模型滤波器参数来逼近系统的动态性能, 该滤波器同时采用了在信息融合时自适应调整信息分配系数的方法。实验室导航试验结果表明, 文中设计的多模自适应联邦卡尔曼滤波器可以大大提高导航定位系统的估计精度、跟踪速度以及稳定性。

基于实际水文条件的点目标回波仿真

陈发, 李永胜, 赵罡, 吕林夏, 陈亚林

2015, 23(4): 311-315. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2015.04.012

[摘要](790) [PDF 369KB](448)

摘要:
为了分析水文条件对主动水声探测系统信号的影响, 首先利用射线声学理论和BELLHOP模型, 求解实测海洋水文数据下的本征声线, 然后选取主要声线所携带的幅度、时延、相位等信息构建点目标回波信号模型。仿真分析给出了发射单频正弦脉冲下的点目标回波仿真波形, 并与实测波形进行了对比。计算结果表明, 基于水文条件的点目标回波模型可以很好的模拟水文条件对水声信号的影响。

一种快速非线性海浪数值仿真方法

王岚, 周霖仪, 聂卫东

2015, 23(4): 316-320. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2015.04.013

[摘要](941) [PDF 343KB](545)

摘要:
在海面微波散射等海洋军事研究领域, 关于非线性海浪的数值仿真问题日益受到重视。在借鉴已有研究成果的基础上, 提出了一种快速的非线性海浪数值仿真方法, 其基本思想是依据非线性海浪的统计特性对线性仿真数据进行非线性修正, 从而得到所需结果。通过采用基于JONSWAP谱的线性滤波并依据B分布特性进行非线性修正的方法对深水无破碎二维非线性海浪进行数值仿真。分析表明, 该方法能够快速而有效地模拟非线性海浪, 所得仿真数据不仅体现了非线性海浪波面位移的偏态分布特性, 而且在波动能量分布上, 仿真结果与JONSWAP谱所代表的海浪记录接近。

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