反潜导弹空中末弹道及入水控制问题研究

基于反潜导弹空中飞行和入水跟踪的安全性可靠性要求,从空中末弹道的阶段划分、开伞前的弹道控制、降落伞拉直和充气时的物理过程、弹伞系统空间弹道及控制等方面,分析了反潜导弹空中末弹道的物理过程与控制技术,总结了降落伞增阻减速的能量方程以及雷伞系统空间弹道方程的基本动能公式;从外载荷和冲击环境、导弹结构动响应分析、导弹结构动响应分析、导弹冲击稳定性、导弹入水缓冲技术等方面阐述了反潜导弹(鱼雷)入水及缓冲的关键技术和典型部件,为反潜导弹的设计与使用提供理论依据。     

带尾翼射弹跨水中声速斜入水初期弹道数值研究

本文基于CFD方法针对带尾翼射弹跨水中声速斜入水过程开展数值研究，分析射弹入水过程中空泡形态、流体动力及运动稳定性等特性，获得入水速度、入水角、攻角、侧滑角等入水初始参数对射弹入水初期弹道的影响规律。研究发现：（1）射弹跨水中声速入水瞬间的冲击会在水中产生压力波并以声速向周围传播，射弹头部前方始终存在高压区，当速度超过水中声速时，弹头前会存在弱脱体弓形激波随弹体运动；（2）射弹斜入水过程会造成空泡以弹轴为界、上部分开口比下部分大的非对称发展特征；（3）对于本文射弹算例，入水速度主要影响入水轴向载荷，入水角通过影响尾翼撞水时间影响入水弹道的偏转，但其作用相对较弱，攻角和侧滑角通过尾翼撞水后产生的俯仰/偏航力矩成为影响弹道偏转的主要因素；（4）不同参数之间存在耦合影响，入水角的减小会增加正攻角下弹道偏转，降低负攻角下弹道偏转。     

一体化弹丸弹体和弹托分离特性研究

一体化弹丸主要由电枢、弹体和弹托组成,弹托在轨道炮内起着支撑并保护弹体的作用。一体化弹丸出膛后,弹体与弹托分离。为研究一体化弹丸出膛后弹体、弹托瞬态分离的行为状态,本文建立了一体化弹丸二维分离模型,基于Navier-Stokes控制方程和6DOF外弹道控制方程以及标准型k-ε湍流模型,采动网格技术(光顺法和局部重构法),对一体化弹丸出膛后弹体、弹托的动态分离过程进行数值仿真,得到不同时刻下分离状态的流场及相关的运动参数。分析弹托和弹体在分离过程中的弹道特性,为后续研究提供了设计依据。     

鱼雷斜入水过程非定常运动仿真研究

针对鱼雷反潜时复杂的入水过程,采用FEM/SPH耦合方法,对鱼雷入水过程进行了仿真,研究了鱼雷入水过程中的冲击加速度和入水初始段鱼雷姿态的变化。仿真过程中发现了"忽扑"现象对鱼雷入水后非定常运动的重要影响。通过分析试验数据,完善仿真模型,模拟了"低压力"引起的鱼雷入水后的"忽扑"现象,仿真分析了鱼雷真实的入水非定常运动过程。结果可为鱼雷入水弹道设计和结构承载能力设计提供一定的依据。     

带斜向肋板的夹层结构抗侵彻性能研究

研究平头弹和半圆形弹对带斜向肋板的钢/尼龙夹层结构抗侵彻性能。选用Johnson-Cook和CowperSymonds方程分别作为钢和尼龙的本构模型,进行2种弹体以不同初速度对肋板角度为15°,30°和45°的不同夹层结构侵彻数值仿真,获得了3种夹层结构针对2种弹体的弹道极限。结果表明:斜向肋板可迫使弹体产生偏航;弹体在临界贯穿夹层结构时弹体偏角达到最大,且弹体偏角随弹体初速度的增加而递减;弹体贯穿夹层结构产生的偏角与其剩余速度呈负相关关系;肋板角度为15°时的抗弹性能最优。     

弹体入水冲击载荷特性分析

对由MSC.Dytran仿真计算得到的2种不同初始速度入水弹体入水冲击载荷进行了平稳性检验、功率谱、冲击响应谱、高斯特性、高阶统计等特征分析.研究表明,水雷入水冲击载荷是平稳信号并且为非高斯分布,速度是影响冲击载荷信号的主要因素,为弹体抗冲击总体设计提供依据.     

高速入水弹体结构冲击仿真研究

低空高速投放弹体能够具有很强的隐蔽性和快速攻击性,但是随之带来了弹体机械结构抗冲击问题。该文针对高速投放入水过程中弹体结构冲击问题进行了仿真研究。首先根据对弹体建立三维实体模型,包括其内部各机械电子以及装药部件的等效配置。然后采用大型流固耦合仿真软件Dytran进行入水冲击过程动态仿真。最后通过分析仿真结果数据得到几点有益的结论,为入水冲击弹体壳体以及内部机构抗冲击设计提供有价值的参考。     

高速弹体穿透铝合金靶板液舱速度衰减特性研究

为了研究液舱对高速弹体的防护机制，开展了高速弹体穿透液舱过程速度衰减特性的研究。在液舱弹道冲击试验的基础上，分析了液舱后靶板变形对弹体水中运动速度衰减效应的影响。以能量分析为基础，综合弹体穿甲运动方程和弹体在流场中运动速度衰减的规律，建立了简化分析模型，并推导了弹体侵彻液舱后的剩余速度公式。该模型综合考虑了前靶板背水、后靶板变形以及弹体墩粗对弹速衰减的影响。还针对试验中不同铝合金靶板厚度提出了两种弹体穿甲计算模型。计算结果表明：弹体撞击背水靶板时消耗更多能量；由于液舱后靶板的变形，弹体在水中运动的实际距离要大于初始液舱宽度，使得弹体的剩余速度进一步减小；弹体撞击中厚靶板会出现墩粗变形，从而增加了其在水中运动时的阻力。弹体剩余速度的理论模型与试验结果比较接近，文中给出了误差分析。     

末端防御中对来袭导弹的可视化仿真

在末端防御中,光电跟踪难于获得实测的末端导弹姿态信息,以进一步提高精确机动检测的跟踪精度。本文建立了导弹弹道的三维六自由度模型,在仿真导弹多种弹道的基础上,模拟舰艇光电跟踪器采集图像,对来袭导弹进入导引段后的姿态进行可视化仿真,为末端防御来袭导弹运动规律研究,提供可靠的位置信息和图像信息。     

不同气囊压力气垫船空投入水研究

为保证气垫船在特殊情况的应用,对气垫船空投入水进行研究。应用Abaqus有限元分析软件对气垫船气囊建立空气弹簧模型,对气囊不同气压时气垫船入水过程的运动特性和姿态变化进行仿真分析。结果表明：气囊的运动因空气弹簧存在的原因较底板更为剧烈;气囊气压在0.2～0.3 MPa间的运动特性几乎一致,小于0.2 MPa时气囊的弹性势能较小,速度衰减较慢,入水后吃水更深;气囊气压在0.15～0.3 MPa内,气垫船入水的姿态由前倾变为后倾,气压为0.2 MPa时,气垫船入水全程的姿态变化不大。总的来说,气垫船气囊压力为0.2 MPa时入水运动特性较好,姿态始末变化不大。     

利用面向对象法构建反导空中目标三维弹道仿真研究

利用面向对象的方法定义建立空中目标（包括反舰导弹和舰空导弹）三维弹道仿真所需的类并确定类的继承关系,研究实现类中空中目标的空间坐标表示和计算方法,依据一定作战要求及引导规律建立相应目标弹道模型,并进行三维弹道仿真结果演示。     

垂直热发射舰空导弹初始弹道仿真研究

在对垂直热发射舰空导弹弹道进行分析的基础上,将导弹初始弹道分为垂直上升飞行段和程序转弯段,并运用四元数法建立初始弹道的数学模型。利用MATLAB软件对初始弹道数学模型进行仿真,以检验模型的正确性,分析热发射导弹初始弹道的特点。     

弹道导弹中段RCS控制研究

RCS是影响防御系统雷达探测和目标识别的重要因素。针对导弹突防面临的预警雷达威胁,在空间弹道解算的基础上,分析弹头姿态角随时间的变化规律,建立雷达电磁波对导弹入射角模型。在雷达电磁入射角变化下,仿真分析弹道导弹中段RCS起伏特性。该研究为合理规划弹道导弹姿态控制要求,降低防御系统雷达探测跟踪能力具有一定的参考价值。     

低空投弹仿真与测试技术

空投型武器弹药是当今先进武器发展的重要组成部分,如航空炸弹、钻地弹、鱼(水)雷、深水炸弹等。其中一部分采用低空投放,投弹精度和空中弹道的稳定性直接影响武器系统的正常使用和攻击效能。本文建立了低空投放条件下的弹伞弹道理论模型,通过数值仿真与试验测试进行对比研究,为武器系统参数的确定及射表的编拟打下基础,同时对指导飞机投弹有着十分重要的意义。     

潜射模拟弹弹射后效分析

基于Mixture多相流模型和动网格技术构建了二维轴对称弹射后效仿真模型,模型中可同时考虑空化和汽化效应;仿真获得了模拟弹弹射入水后的速度变化特性,同时还分离了均压气体和汽化作用等因素对弹射后效具体量值的影响.仿真结果表明,均压气体对弹射后效影响显著,而汽化作用影响较小.文中研究方法及其结论可为潜射导弹筒口压力场分析以及水弹道设计提供有益的指导.     

基于数字仿真导引头抗干扰性能评估方法研究

文章利用反舰导弹导引头外场试验输出数据,通过对导引头特征参数进行处理,得到导弹航控量,用于反舰导弹自导段弹道仿真,最终给出导引头完成任务概率。形成以导引头捕捉概率、稳定跟踪概率和导引头完成任务概率为评估参数,外场试验与数字仿真相结合的评估方法。解决了一些现有的评估方法不能直观反映导弹抗干扰能力的问题。     

基于参数辨识模型的弹道拟合方法仿真研究

为了从有限的观测信息中较准确地获取导弹运动状态信息,针对反舰导弹末段蛇行机动和跃升俯冲攻击等突防方式,利用参数辨识模型动态适应机动目标运动模态变化的特性,实现反舰导弹机动弹道的拟合。通过仿真计算可知,参数辨识模型对蛇行机动和跃升俯冲攻击等运动模式具有较高的拟合精度,算法收敛较快,可为高精度跟踪反舰导弹提供参考。     

比例导引下的机动目标跟踪算法仿真研究

针对比例导引目标的跟踪问题,将比例导引规律引入状态方程,建立线性时变系统模型,利用含有参数的标准卡尔曼滤波方法给出了目标的状态估计。运用语言进行仿真计算,分析并得到了在不同的初始航向角、比例导引系数、导弹的初始位置和速度下的导引弹道滤波曲线和弹目相遇时间。仿真结果表明,此方法正确可行。     

发射内弹道计算模型研究

对以燃气-蒸汽式发射动力装置为动力源的导弹冷弹射过程进行了分析，对冷却水汽化机理进行了研究，针对不同状态的冷却水，提出了不同汽化方式组合的冷却水汽化模型，在此基础上将弹射过程划分为4个阶段，并推导出各个阶段的汽化方程和能量平衡方程，建立了发射内弹道基本方程组。计算模型改进后，发射内弹道的计算精度有很大提高。     

基于Simulink的防空导弹单发杀伤概率仿真研究

分析了单发导弹杀伤概率模型,综合考虑了影响导弹单发杀伤概率的多种因素。建立了导弹与目标交会状态的Simulink模块仿真模型,针对具体实例进行了仿真计算分析。可为防空导弹武器系统的效能分析及设计提供必要的参考。