基于改进粒子滤波算法的水下地形辅助导航方法

目的 解决当前的粒子滤波算法用于水下航行器(AUV)基于极地区域的低分辨率海图时导航精度较低的问题。方法 提出了一种带有自抖动及修正的粒子滤波方法(SJCPF),在状态转移过程中引入粒子抖动,每次粒子位置更新时,引入额外的过程噪声,使得传统算法中过度集中的粒子适当向周围发散,改善算法本身及海图分辨率低带来的粒子多样性匮乏。在重采样步骤中,引入相关系数用于修正权值,进一步增加粒子多样性及算法的鲁棒性。结果 对传统PF及SJCPF进行仿真,相较于传统PF算法,SJCPF的导航均方根误差降低了27.7%,导航精度及鲁棒性都有显著的提升。结论 SJCPF的导航性能优于传统PF,选用皮尔逊相关系数,并在适当范围内选择较大的粒子数量和较高的测量频率,可以兼顾AUV的续航与导航精度。     

基于应力–强度干涉模型的分离螺母可靠性分析

目的 提出一种基于应力强度干涉模型的分离螺母的分离可靠性分析方法。方法 首先,建立分离螺母机构分离动力学模型和极限状态函数。然后,在考虑工作载荷、几何尺寸和药剂燃烧参数等参数不确定性的基础上,建立分离螺母不同分离阶段的基于应力–强度干涉模型的可靠性模型。最后,对分离螺母进行可靠性和灵敏度分析,量化工作载荷、几何尺寸和火药燃烧参数对分离螺母机构分离可靠性的重要性排序。结果 影响可靠性的主要参数依次为火药力、装药密度和预紧力。结论 该方法能够准确描述不确定性因素对分离螺母分离过程可靠性的影响,提升分离螺母机构分离可靠性定量分析的精度和效率,可为分离螺母的精细化设计提供支撑。     

海洋环境耐蚀结构钢研究进展

以海洋装备主体材料钢铁作为研究对象,概述了结构钢在海洋环境下的腐蚀与防护研究进展。叙述了结构钢在海洋环境不同区域的各种因素影响下的腐蚀行为和机理。阐述了耐蚀结构钢材料的研究现状和国内外海洋环境用典型耐蚀低合金钢,目前主要通过微合金化技术和组织调控技术提高合金钢材料的耐蚀性。对比国外相关研究,我国耐蚀结构钢开发相对滞后,除了利用微合金化技术、组织调控技术这2种方法提高结构钢材料的耐蚀性外,采用传统腐蚀研究方法结合基于机器学习技术的新型腐蚀研究方法,挖掘海洋环境因素、材料成分和组织结构因素对结构钢腐蚀速率的影响规律,对加强结构钢腐蚀机理研究、加快新型耐蚀结构钢的开发、延长海洋装备的服役寿命具有重要意义。     

深水导管架平台外加电流阴极保护优化设计Ⅰ:单座辅助阳极

目的 以南海某200 m深水导管架平台为原型,研究外加电流单座辅助阳极在静态和动态海水条件下的导管架阴极保护电位分布及其变化规律。方法 采用一定比例缩小的导管架模型,对其施加外加电流阴极保护,研究不同条件下的阴极保护电位分布,以及电位分布的变化规律。结果 辅助阳极距离导管架模型越远,模型整体的阴极保护越均匀,反之,则越不均匀。导管架距离辅助阳极最近的区域,阴极保护电流密度最大,易出现过保护风险,而平台内部屏蔽严重区域和距离辅助阳极较远的水面附近导管架结构,阴极保护电位负移程度最小,易出现欠保护风险,这2个典型区域应当是阴极保护监测的重点位置。在相同保护电流密度和保护距离下,从静态到动态转换时,整座导管架表面的电位均呈现上升趋势,电位差值更大,分布更不均匀。随着阴极保护时间的延长,代表沉积层形成质量和覆盖程度的表观电阻率Rsr呈现初期快速增加、后期缓慢升高的趋势。海水流动会导致沉积层变薄,甚至脱落,使得动态海水环境中Rsr较同时期静态环境下的小。结论 在导管架模型的一侧放置一套辅助阳极,可实现整个模型的有效阴极保护。     

导弹用材料环境适应性数据库设计

目的 针对材料工艺师需要系统整合导弹环境适应性信息的手段、分析数据变化规律的工具、网络共享的平台,设计并开发导弹用材料环境适应性数据库。方法 数据库软件采用J2ee体系架构搭建,设计虚拟导弹数字化模型,通过建立大量的数据关联,将导弹基本结构信息、导弹整机失效信息、弹用材料基本性能信息、环境适应性信息和环境信息五大类信息整合为一体,供导弹模型调用。设计曲线绘制算法,采用ActionScript脚本语言编程,实现数据规律动态绘制,采用跨库关联建立数据关联查询和数据对比分析。结果 用户可通过鼠标操作,拆分和组装导弹模型,全方位观察导弹的构成。利用导弹模型整合的五大类环境适应性信息,直观反映导弹的构成和材料应用情况。软件能够查询导弹的故障模式、弹用材料环境适应性信息等,跨库关联则增强了的数据对比性。结论 该数据库已经通过软件测评并上线运行,为导弹多个型号的选材和防护设计工作提供帮助,用户反映良好。     

桨叶的组合共振理论建模与分析

目的 对直升机单片桨叶在2个激励力下的组合共振进行理论研究。方法 桨叶以固定角速度旋转,视为旋转的细长悬臂梁,受2个不同频率的简谐激励力作用。首先基于哈密顿原理推导旋转梁控制方程,考虑几何大变形和非线性惯性。其次对方程无量纲化,并采用伽辽金法对控制方程进行离散,最后使用摄动法中的L-P法(Lindstedt-Poincare method)对无量纲方程进行求解。结果 获得了组合共振产生条件,同时得到了组合共振下的稳态幅频响应和相应的时间历程图。进一步获得了超谐波/次谐波共振与组合共振同时发生的条件,并对组合共振进行了参数分析,探索了各个激励频率成分、阻尼和激振位置等对组合共振的影响。结论 当2激励力满足2Ω1±Ω2=ω0、2Ω2±Ω1=ω0或1/2(Ω1±Ω2)=ω0其中之一时,旋转梁可能发生组合共振。组合共振响应中,自由振动成分占主导,存在超谐波共振时,组合共振振幅得到进一步增强。     

CL-20/HTPB热分解机理的ReaxFF/lg反应分子动力学模拟

目的 揭示CL-20和HTPB复合体系的热分解机理,同时为CL-20/HTPB复合推进剂配方设计与应用提供理论依据。方法 采用反应分子动力学方法(ReaxFF/lg),研究CL-20/HTPB混合体系在2 500~3 500 K中5个温度下的热分解机理。结果 混合体系中的CL-20分子间反应路径仍为脱硝基和开环等反应。HTPB为混合体系引入大量的H原子与OH基团,这些自由基会与CL-20及CL-20的分解产物发生反应,例如与HNO2的大量化学反应促进了CL-20的热分解。相比CL-20单质体系,混合体系下,HNO2生成反应数量均有不同程度的增加。通过与单组分产物数量的比较可以发现,H2O的含量大大增加,且曲线到达峰值的时间更短,体系分解反应速率更快,同时CO2的含量也大幅度地减少。除此之外,所计算的混合体系的活化能(Ea)与指前因子的自然对数lnA分别为114.684 kJ/mol与25.896。对比CL-20单质体系,混合体系的活化能较小。结论 HTPB会对CL-20的热分解起到促进的作用,降低了系统对热刺激的不敏感程度。     

大口径火炮身管寿命提升技术探讨

介绍了关于身管寿命研究的国内外发展现状、趋势和差距,论述了身管寿命的定义与评定标准。基于一般身管寿命预测方法,从发射装药、身管材料、身管发射负载、身管内膛表面强化等方面,分析了身管寿命的影响因素,确定了热作用、化学作用、机械作用、膛压作用的影响因素,提出了包括身管内膛镀铬技术在内的身管寿命提升需要解决的问题和关键技术,以及初步技术措施,并详细论述了身管内膛镀铬技术方案与技术途径,提出了达到世界先进水平的身管寿命提升技术发展目标,指出了身管寿命提升技术的发展趋势等,为今后身管寿命提升技术研究提供技术参考。     

基于排队论的反无人机集群武器部署优化方法

目的 对多层防线中反无人机集群武器进行部署,得到同时满足来袭无人机集群指定突防概率条件下防空武器总数量最小化和拦截成本最低化的部署优化方法。方法 立足我国当前军事形势,采用效能分析中常用的排队论模型,将来袭无人机集群中的每个作战单元视为泊松流,对多层防线层层建模。将防空武器总数量和防御成本作为优化目标,提出了最小防空武器总数量的“理想区”模型和最低防御成本的“最优解”。结果 根据模型求解得到了无人机集群通过各层防线时的未被射击概率、最终突防概率和突防后密度,得到了满足指定突防概率为0.1的条件下,防空武器总数量最小和防御成本最低的组合。结论 在本文案例中,随着中程、近程防空武器数量的增加,无人机集群突防概率呈现出“前快后慢”的变化趋势,当远程、中程和近程防空武器数量分别为1、5、3套时,防空武器总数量最小,对单个来袭目标防御成本达到最低,为89.2万元,并且满足不大于0.1的来袭无人机集群突防概率要求。     

基于FMECA的某自动步枪发射机构可靠性分析

目的 分析某自动步枪发射机构的可靠性。方法 用故障模式、影响及危害性分析(FMECA)的方法对自动武器发射机构进行危害度分析,通过参考GJB 450A和GJB 1391制定危害程度的评判参考标准,列举出故障,并对故障的危害程度进行评分,找出危害影响最严重的故障优先进行可靠性分析。再通过三维建模软件和动力学分析软件对发射机构进行动力学仿真,将动力学仿真得到的结果导入有限元仿真软件,通过力学分析得到零部件的最大应力,运用应力–强度干涉理论求出可靠度。最后给出严重故障的可靠度分析。结果 在FMECA分析综合评分后,得出某自动步枪发射机构最严重的故障模式是超越保险异常击发。通过ADAMS仿真进行受力分析,发射机构中受力最大的零件为单发阻铁和击锤,使用应力–强度干涉理论进行可靠度计算,计算得到单发阻铁的基础可靠性为99.952%,击锤的基础可靠性为99.955%,发射机构的基础可靠度为99.907%。结论 发射机构的基础可靠度非常高,因此影响发射机构可靠度的因素主要是机构运动不可靠。在自动武器非正常操作时,将导致零部件位置异常,从而出现任务不可靠。可以通过改进零部件的方法防止故障发生,提高发射机构的任务可靠度。