高速旋转弹载体干扰磁场补偿算法

为解决高速旋转弹载体磁场会严重影响捷联地磁传感器的测量精度问题,文中在对弹体的载体干扰磁场机理分析与误差建模基础上,提出了基于Kalman滤波技术的弹体载体磁场误差参数估计与补偿方法。最后以152 mm旋转弹药载体磁场为研究仿真对象,对所述载体磁场补偿方法进行了算法仿真验证,结果表明该算法可有效实现载体磁场误差参数的准确估计,且地磁传感器测量数据在经误差补偿后,其测量精度提高一个数量级。     

弹箭磁屏蔽效能仿真及分析

为了分析磁传感器的测量误差,建立了弹体静磁屏蔽效应数学模型,利用ANSYS软件进行弹体三维磁场仿真,分析了弹体相对磁导率、壁厚等自身因素对磁屏蔽系数的影响,仿真结果与理论计算结果一致。仿真研究并拟合出弹体磁屏蔽系数与弹体姿态角之间的关系。结果表明,当弹轴与磁场方向平行时,磁屏蔽系数最小,随着夹角的增大,磁屏蔽系数增大,当弹轴与磁场方向垂直时,磁屏蔽系数最大。建立了磁屏蔽椭球模型,提出直接获取软磁误差矩阵的方法,为磁传感器的误差校正提供了理论基础;给出了利用磁屏蔽椭球模型直接解算弹体相对于地磁矢量姿态角的方法,为磁传感器在弹上的应用提供了理论基础。     

弹体侵彻过程主动磁探测识别方法

针对现有主动磁探测侵彻过程识别方法存在双磁块体积大、安装一致性差,相对位置扰动对侵彻过程识别影响大的问题,提出利用单个磁块激发磁场的主动磁探测侵彻过程识别方法。通过安装于引信内部的单个磁块产生磁场,靶板内铁磁性的钢筋会使引信内部磁场产生变化,而磁场变化情况与侵彻过程中弹-靶相对位置具有对应关系,可以此实现对弹体侵彻过程的识别以控制起爆。利用COMSOL软件建立弹体侵彻钢筋混凝土靶板的有限元仿真模型,通过对侵彻单层靶的弹-靶耦合作用下的引信内部磁场变化情况进行仿真,确定磁块和磁传感器相对位置的放置方案。针对多层靶和厚靶的不同侵彻工况进行仿真分析,得到弹体侵彻多层靶和厚靶时磁场变化情况与侵彻过程的对应关系,分析了斜侵角度对主动磁探测的影响,侵彻角度越大,磁场强度变化滞后越明显。研究结果表明,利用单个磁块的主动磁探测方法可用于不同工况的侵彻过程识别并以此来控制起爆。     

基于双线导线的磁干扰计算与优化设计方法

针对磁测载体内部存在导线磁干扰的问题,提出了基于双线导线的磁干扰计算与优化设计方法。该方法首先通过建立双绞线和双平行线的磁场模型得到两类导线磁场的计算公式,在此基础上利用仿真软件对比分析了电流、测点位置、导线参数三类因素对导线磁场的影响,最后得出导线磁环境优化设计结论。实例分析表明研究结论可以为优化布线和合理选择测点位置等载体磁环境优化措施提供理论依据和参考。     

弹载地磁传感器时变误差的校正

在弹箭设计过程中,为了获得弹体飞行时的气动参数,通常采用地磁传感器来测量弹体的姿态信息,而采用的三轴磁传感器都存在误差,因此,对误差的校正就显得很有必要了。在文中提出了一种新的校正方法,该方法是对已有的常规误差校正方法的扩展,使之能用来对磁传感器的时变误差进行校正。这种方法可用于复杂电磁环境中的弹载测量系统,可以有效校正磁传感器的测量误差,最后通过仿真实验数据对结果进行了验证。     

基于地磁梯度的弹丸运动涡流磁场模型

针对传统的磁补偿方法不能满足旋转弹丸高速飞行过程中干扰涡流磁场补偿要求的问题,提出了基于地磁梯度的弹丸运动涡流磁场模型。该模型结合弹体涡流磁场与地磁梯度的特点,阐明了运动涡流磁场与弹体飞行参数、地磁场矢量强度和地磁梯度之间的数学关系,完整地体现了影响弹体涡流磁场的因素。数值仿真实验的结果表明,不考虑地磁场梯度会造成涡流补偿效率和姿态角解算精度的降低,且随着弹体飞行跨越地理范围的增大,其误差也增大。所提出的模型有效可靠,可用于弹体背景磁场的补偿研究。     

常规弹药转速测量方法仿真研究

常规弹药制导化改造过程中转速的测量尤为关键。针对常规弹转速高的特点,提出一种基于捷联式单轴磁传感器的常规弹药转速测量方法。在建立了弹丸质点外弹道模型、载体磁场模型和单轴磁传感器模型的基础上,使用Matlab对磁传感器输出信号进行仿真,利用滑动窗口CZT变换方法由磁测信号中提取弹丸转速信息。最后对仿真结果做误差分析,验证了此种转速测量方法的可行性。     

基于有限元的弹体磁屏蔽效能分析

在地磁导航系统中,弹体的磁屏蔽作用对磁传感器的测量带来很大的误差。为了对该误差进行补偿,文中采用ANSYS软件对弹体的磁屏蔽效能进行分析。首先针对无限长圆柱腔的弹体磁屏蔽系数进行数学建模得到理论值,然后采用ANSYS软件进行仿真分析得到实验值,最后分析得到了磁导率对弹体磁屏蔽系数的影响规律。通过比较可得实验值与理论值的误差很小,验证了利用有限元方法对弹体磁屏蔽效能进行分析的可行性。     

一种基于磁偶极子磁场分布理论的磁场干扰补偿方法

载体磁场对地磁场的干扰，一直是影响导航罗差、地磁测量的技术难题。为了提高适于地磁匹配定位需要的地磁测量精度，对如何消除载体固有磁场和感应磁场对地磁测量精度的影响进行了研究。应用磁偶极子磁场分布理论，推导了安装在载体上传感器所在位置的磁场组成，建立了利用理想传感器测量值计算地磁场的地磁测量模型；在分析磁场传感器测量误差的基础上，建立了综合考虑载体磁场干扰和传感器误差影响的地磁测量模型。该模型所含参数物理意义明确，可在任意姿态下实现对载体磁场和磁传感器误差进行综合补偿。实验证明，所建立的地磁测量模型具有较高的测量精度。     

基于地磁传感器的弹体姿态测量方法

针对现有求解弹体姿态角方法存在易受天气影响、不易分析解的存在性的不足,提出了一种基于地磁传感器的弹体姿态测量方法。该方法基于弹体坐标系及弹轴坐标系之间的转换关系求得弹轴坐标系上磁场强度,并通过迭代的方法解算出弹体姿态角,解决了常规利用磁传感器求解弹体姿态角难以分析解的存在性的问题。仿真结果表明,姿态角解算结果具有较小的误差,且不随时间积累,能实现对弹体的姿态测量。     

简控火箭弹舵翼气动干扰特性研究

为了研究固定鸭舵简控火箭弹舵翼气动干扰特性,在验证数值方法适用性和可靠性的基础上,采用数值模拟方法对该弹气动特性进行仿真分析。计算得到不同弹长和不同舵翼相对夹角(鸭舵组件反旋角)工况下由鸭舵和尾翼产生的空气动力参数,仿真获得火箭弹外流场压力分布。研究分析了弹体长径比和舵翼相对夹角对鸭舵和尾翼气动特性的影响规律。结果表明:鸭舵与尾翼之间的气动干扰受弹体长径比影响,当弹体长径比达到一定数值时鸭舵对尾翼的气动干扰消失,且这种舵翼气动干扰特性对不同舵翼相对夹角情况同样适用; 研究结果可用于简化固定鸭舵火箭弹气动特性的研究方法,提高火箭弹气动外形设计效率。     

弹体和弹芯对穿甲爆裂弹毁伤效果的影响

穿甲爆裂弹是一种无含能材料、具有一定穿甲能力和良好破片杀伤威力的多用途新概念弹药,能够有效对付现代战场上日益增多的装甲运兵车、指挥车和自行火炮等装甲车辆及半硬介质目标,是世界各国都在积极研究的一种新概念的弹药。文中对该弹在未来战场上的作用和国外研究现状进行了论述,对其作用机理、弹体和弹芯对其毁伤效果的影响进行了分析,对不同弹体材料和壁厚对该弹的毁伤效果进行了仿真计算,并试验验证了弹体材料和壁厚以及弹芯材料对该弹毁伤效果的影响规律,试验结果与仿真计算结果基本吻合。     

基于磁传感器/GPS组合制导飞行弹体的姿态和位置估计

提出一种基于磁传感器/GPS组合制导的飞行弹体的姿态和位置估计方法。使用两个简化的随机动态方程分别建立飞行弹体的轨迹和姿态动态模型，利用GPS和磁传感器的测量值，基于Kalman滤波和Unscented变换(UT)的组合滤波器，得到弹体轨迹和姿态角的估计值。对155 mm旋转弹的仿真结果表明了该方法的可行性和有效性。     

地地导弹GPS/INS组合制导中GPS抗干扰技术研究

基于GPS地面干扰类型,简要介绍了GPS硬件抗干扰技术,重点研究了弹体遮挡、地球遮挡及惯导辅助对提高GPS弹载接收机抗地面干扰源干扰的作用.仿真分析结果表明:利用弹体及地球遮挡和惯导辅助可有效提高弹道导弹和巡航导弹中GPS接收机的抗干扰能力.     

基于频谱细化的干扰磁场自主标定方法

针对基于磁传感器的二维弹道修正引信滚转角测量中翼面干扰磁场影响测量精度问题,提出了基于频谱细化的干扰磁场自主标定方法。该方法通过频谱细化以及相关特征值计算得到磁传感器信号中干扰磁场信号的幅值、相位信息,再根据翼面与弹丸之间的相对转速测量结果,重构翼面干扰磁场信号,然后将磁传感器的输出信号中减去该重构信号,比较精确地得到地磁场在磁传感器中的分量,实现了干扰磁场的标定。仿真结果表明,该方法能够较好地消除翼面干扰磁场对地磁信号的影响,从而提高引信滚转角解算精度,使其满足二维弹道修正引信滚转角测量要求。     

联合计算穿甲弹弹体与弹托的应力及变形

本文选取轴对称力学模型,应用ASKA程序的子结构功能,联合计算了脱壳穿甲弹弹体与弹托在发射时的应力及变形。在弹体与弹托接触面的耦合节点上,对径向自由度和轴向自由度分别按实际情况进行处理,从而改进了有关文献的计算方法并得到了合理的计算结果。文中不但给出了弹托和弹体的变形图和等应力线的分布,而且给出了弹体和弹托之间相互作用载荷的分布曲线。     

基于交流励磁的高旋载体转速测量传感器

针对陀螺仪等惯性器件测量高旋弹转速时,存在累积误差大、测量范围受限的问题,提出了基于交流励磁的高旋载体转速测量传感器。该传感器利用法拉第电磁感应原理,采用三轴"弯工型"感应线圈,获取弹体大转速条件下切割地磁场的信息,通过自适应闭环频率跟踪测量算法实时解算高旋载体的旋转速度。试验验证表明,该传感器不仅能够测量大动态转速范围内的转速信息,而且消除了累积误差,满足高旋弹大转速、高精度的测量要求,对常规弹药弹体改进和弹丸的设计研究具有一定的工程应用价值。     

“三明治”装甲结构的夹层材料效应研究

为研究"三明治"结构中的夹层材料效应对被动反应装甲设计的重要意义,文中采用试验研究和数值模拟相结合的方法,对比研究了多种材料夹层结构的抗弹机理和性能。结果表明,利用夹层材料在冲击作用下的体积膨胀和不规则变形对弹体形成侧向干扰,使弹体产生偏航是提高夹层结构抗弹能力的重要机制。新型材料超高分子量聚乙烯纤维板(UFRP)作夹层时,结构抗弹效果最好。     

基于成像点轨迹的末段修正弹控制策略

针对激光半主动末段修正弹的控制策略问题,提出了根据激光探测器上目标成像点运动轨迹确定控制策略的方法。根据实时测量的弹体滚转角,建立了弹体滚转解耦模型;分析了弹体滚转解耦后的目标成像点轨迹,得到脉冲发动机启控时机和点火相位角;通过六自由度弹道仿真,研究了某型末段修正弹在该控制策略下的修正效果。结果表明,采用文中修正策略后,脱靶量显著减小,圆概率误差从48.1m减小到14.6m,且对弹道偏差的侧向修正效果比纵向修正效果更好,对脉冲控制末修弹药的脉冲参数优化和导引律设计具有参考价值。     

大长细比飞行器整弹颤振性能分析

大长细比飞行器弹体对升力面非定常气动力存在干扰,在超音速阶段,不应忽略该干扰对整弹颤振性能的影响.文中利用核函数法计算升力面的非定常气动力,比较了单升力面、升力面与弹体、整弹情况下的广义气动力,结果表明,存在干扰体时,非定常气动力出现很明显的变化.在此基础上进行的全弹颤振计算表明,弹体干扰在非定常气动力和全弹颤振计算中不可忽略,弹体的干扰提高了整弹颤振临界速度.