交会对接仿真系统的原型技术研究

研究了在交会对接仿真系统中应用原型技术的方法,分析了交会对接仿真系统的系统需求,概述了原型法的一些基本概念,研究了面向对象技术和原型技术的融合问题,分析了基于面向对象的原型法在交会对接仿真系统中的应用问题,并在最后建立了一个交会对接仿真系统的进化型原型框架.对此原型框架的仿真表明,原型法在交会对接仿真系统中的应用是成功的.     

某加注连接器位姿补偿机构设计及优化

针对自动对接和随动过程中连接器对接装置与箭体之间产生的位姿偏差问题,设计了一种连接器位姿补偿机构,并对机构的弹簧参数进行优化设计。验证了该机构满足对接要求的相关技术指标,在此基础上,建立需要优化的设计参数、优化所需目标函数;利用ADAMS/View软件提供的优化计算方法,分析了各设计参数对目标函数的影响,确定一组合理的弹簧设计参数。研究结果表明:该机构能很好地满足自动对接要求,实现对接装置与箭体之间的位姿补偿。     

基于运载火箭加泄连接器自动对接系统的控制流程研究

针对运载火箭加注时连接器与加注活门的自动对接系统控制流程展开研究,提出将机械结构按照耦合程度分类的方法,将控制流程的设计从具体的机械结构中脱离出来,加强控制流程设计的通用性。通过仿真分析证明控制流程存在的必要性,给出了自动对接系统的控制流程,并依据此流程进行仿真分析,结果表明,控制流程可满足自动对接系统要求。     

基于L1动态逆的自主空中加油对接控制

为实现无人受油机与加油机的自主安全对接,提出基于L1自适应动态逆的无人机自主空中加油对接跟踪控制方法.根据时标分离的原则,将无人受油机的姿态控制分为快、慢回路,采用动态逆方法设计姿态回路控制器,设计L1自适应系统补偿外界气流干扰和系统模型误差,并采用自主空中加油对接段仿真系统对所设计控制系统进行验证.仿真结果表明:该对接跟踪控制系统具有很高的抗干扰能力和鲁棒性,能满足自主空中加油的控制精度要求.     

鱼雷主动超声引信陆上仿真及其实现

鱼雷主动超声引信陆上仿真是全雷陆上仿真的重要组成部分。文中通过对鱼雷主动超声引信回波与各种干扰模型的研究与分析,并将此模型合成应用到鱼雷主动超声引信陆上仿真试验中,同时设计了一种声对接阵形式与基于面向仪器系统的PCI扩展（PXI）测控总线的波形采集和回放模块,构建了鱼雷主动超声引信陆上仿真试验平台,仿真电路实现模块化设计,对于不同类型鱼雷的主动超声引信仿真具有一定的通用性,通过与声引信产品对接试验证明,所推导的模型正确性和仿真方法的有效性。     

狭长盲视空间中精密止口的柔顺对接装配

集柔顺对接、支撑、翻转功能为一体的集成装配装置由主体、浮动装配台、筒体随行夹具及监测机构组成.用集成了位置控制和伺服驱动功能的驱动器作为控制驱动元件,利用激光束进行粗定位,针孔摄像机实现狭长盲视空间精密止口人工柔顺可视对接.     

基于Simulink 的火炮反后坐装置仿真分析

为进一步研究反后坐装置的性能,加快研究的周期和效率,提出运用Simulink研究反后坐装置仿真的可行性。通过分析反后坐装置的运动过程,建立反后坐装置运动微分方程,在此基础上,建立反后坐装置的仿真模型,并进行仿真分析。仿真结果表明:仿真结果的动态特性与反后坐装置的运动过程基本符合,为研究和分析反后坐装置提供了一定的平台。     

用于空间交会和对接的扫描激光雷达

我们正在研制一种供空间交会和对接用的扫描激光雷达系统。这种激光雷达系统将用于卫星自主修补实验,该项实验是计划于90年代在日本空间飞行装置上进行的实验任务之一。交会和对接工作将由装置上的仪器自动地完成。激光雷达系统将执行测距、跟踪以及短距离内的姿态测定等任务。     

基于ADAMS仿真的自主水下机器人入坞碰撞分析与导向结构优化研究

结合自主水下机器人(AUV)于千岛湖水下对接试验,对自主研制的水下对接装置导向性能进行研究。在分析AUV水下受力状况和接触碰撞参数基础上,建立AUV入坞碰撞过程的ADAMS物理仿真模型,通过比较试验结果和仿真结果中AUV姿态和前向速度的变化,验证仿真模型的有效性。从AUV入坞偏距和AUV入坞夹角两方面分别探讨凸形罩、锥形罩和凹形罩3种典 型导向结构的导向能力,分析对比仿真结果,对导向罩母线曲率进行改进设计与优化、得到S形罩。 多次仿真发现：在AUV入坞姿态相同条件下,S形罩能够调整的AUV入坞偏距最大为100 cm,比凸形罩提高20 cm;S形罩能够调整的AUV入坞偏角最大为22°,比凸形罩降低1°;但S形罩产 生的碰撞力和AUV入坞时间都有所下降,调整AUV运动趋势效果明显改善。在水池对凸形罩和S形罩分别进行AUV入坞偏距和AUV入坞夹角两方面试验,结果表明S形罩的导向性能有明显改善。     

运载火箭自动对接连接器液压系统研究

运载火箭自动对接连接器主要应用于其发射前的燃料加注过程。以自动对接连接器的液压系统为研究对象,在AMESim环境中建立相应的液压系统模型,对相关参数进行了初始化设置。针对液压缸活塞杆运动过程,对液压系统模型进行了仿真研究,得到了液压缸进出油口的流量、压力指标,明确液压系统的工作状态。仿真结果表明：经过优化后系统响应速度较快,运动过程比较平稳,在实际工程应用领域能够满足性能要求,为整个液压系统后续优化设计打下基础。     

水中目标自由场声辐射特性还原及远场声辐射热区识别

获取水中目标的声特性对目标识别和分析十分重要。为解决水中目标声特性测试中自由场条件难以实现的问题,消除结构表面能量流对远场声辐射热区识别的干扰,提出结合基于边界元自由场还原技术和表面贡献法的声场分离技术,实现水中近场非自由场环境中获取水中目标的声特性和识别远场声辐射热区。数值模拟结果表明：非自由环境下基于边界元的声场还原方法还原得到的声场声压、声功率等特性,与直接在自由场获取的结果基本相同;进一步利用表面贡献法过滤掉循环于振动结构表面的能量流,能够在近场识别远场辐射热区。该方法突破了测试环境限制,可大幅降低测试费用,具有一定的工程应用价值。     

基于环形喷管的脉冲爆轰发动机爆轰声波声学特性

喷管结构对爆轰发动机性能和爆轰声波声学特性具有重要的影响。为探究环形喷管作用下脉冲爆轰声波的声学特性,基于脉冲爆轰发动机搭建了自由空间内爆轰声波实验系统,针对环形喷管作用下爆轰声波时频域特性、声场指向性和持续时间等声学特性进行实验研究。结果表明：在该实验条件下,环形喷管改变了爆轰声波的能量分布,对爆轰声波的声学特性有重要的影响;环形喷管作用下的爆轰声波在0°方向的上升沿持续时间最长;90°方向上峰值声压最高,衰减速度最快,衰减幅度最大;爆轰声波呈现出明显的90°方向凸出的指向性;爆轰强声的A持续时间随着传播角度的增大而逐渐减小。     

一种评估自由场隔声测试中边缘衍射影响的数值分析模型

水声工程中,改善和提高自由场材料声学测试精度和可靠程度对水下航行器的声隐身设计具有非常重要的工程应用价值和现实意义。本文基于边界元和有限元方法对自由场材料隔声测试中存在的边缘衍射影响进行了数值评估模型研究,理论评估模型、分析条件和分析步骤均以实际测试为基础,并以水下钢板法向隔声测试为例计算分析了边缘衍射对轴向接收和偏轴向接收的影响程度和特点。研究表明,边缘衍射对自由场隔声测试的影响与样板几何尺寸和测试频率波长相对大小以及样板、声源和接收场点的空间几何配置等因素关系密切;与轴向接收相比,小角度偏轴向接收对抑制半波长与样板几何尺寸相当或远大于样板几何尺寸频段的边缘衍射影响较为有效,抑制效果与偏轴向距离及其相关轴向距离的选取有关。研究结果表明,该模型对更好地开展自由场材料隔声测试具有指导意义。     

被动声方位估计中消除有效声速影响的方法

基于声传播的平面波模型,采用向量分析方法导出了十字阵和正四面体阵的测向公式,分析了两者在有效声速变化条件下不同的定位性能;结果表明,对正四面体阵,采用合适的算式,可在方位估计中避开有效声速的影响     

水下弹性角反射器声散射特性

计算水下弹性角反射器声散射问题,需要考虑声波多次散射以及结构和水的流固耦合作用。针对现有水下弹性角反射器声散射特性分析方法的不足,利用结构有限元耦合流体间接边界元法对水下弹性角反射器的远场散射声场进行仿真计算。分析了入射波频率为5.0～20.0 kHz范围内,平板材料、厚度、入射角度及角反射器类型等因素对目标强度的影响及其散射机理。结果表明：水下弹性角反射器的散射声场具有很强的频率特性,且随材料、平板厚度和入射波频率的变化而改变;多次散射波对角反射器的反向散射声场具有重要贡献,仿真数据和实测数据基本一致。进一步提出了角反射器结构设计和优化方法,为水下无源声反射器的论证与设计提供了理论参考依据。     

一种基于终点弹道气动噪声及落地声分析的未爆弹探测技术

针对常规兵器靶场试验、部队训练及演习过程中非爆弹定位困难的问题,介绍了一种采用低成本声学传感器的终点弹道未爆弹探测技术。根据弹着区范围,布置若干声学传感器,保证其测量范围覆盖整个弹着区。对于每一个声学传感器采集到的气动噪声及落地声信号,执行以下计算步骤：采用快速傅里叶变换与拉普拉斯小波分析技术进行声学信号的降噪与增强;采用短时能量、短时幅度以及短时过零率进行气动噪声与落地声端点检测;采用小波包分析技术提取降噪增强后声学信号的特征;采用基于最小距离的阈值准则进行终点弹道气动噪声及落地声的识别。靶场试验未爆弹落点粗定位结果显示,文中所提技术可用于未爆弹落地点定位,定位精度可达10 m.     

掩埋水雷在不同海底和掩埋深度的声衰减建模

采用Biot-Stoll海底模型分别预测了声波在粗沙、沙质泥和粘土质泥3种典型海底的声衰减系数与声透射系数,通过研究多种海底的声传播特性,建立了掩埋条件下水雷在不同海底和不同掩埋深度的声衰减模型,分析了掩埋对水雷声引信性能的影响。研究结果表明：不同的海底底质、不同的掩埋深度和不同的引信工作频段都会在不同程度下影响水雷声引信的工作性能,在相同的掩埋深度下,10 Hz~5 kHz引信频带内,粗沙海底对声引信的影响最大,粘土质泥对声引信的影响最小,随着海底底质平均颗粒直径的减小和孔隙度的增加,掩埋对声引信的影响有逐渐减小的趋势。     

水下物理目标声反射器研究

以"柱的方法"为基础,建立了有限长充气柱壳目标声反射器的数学模型.根据该模型,研究了在频率为500Hz～20kHz范围内,目标材料、柱壳厚度等因素对目标强度的影响.通过仿真研究,给出了水下被动目标声反射器设计的最佳参数,为水下被动目标声反射器的论证和设计提供了理论依据.     

水声干扰子弹威力分析

为了研究壳体厚度和材料对水声干扰子弹威力的影响,在Cole水下爆炸冲击波经验公式的基础上,利用AUTODYN仿真程序对水声干扰子弹水下爆炸进行模拟,分析了子弹壳体厚度和材料对水下爆炸声压级的影响,仿真结果表明,水下爆炸声压级随着壳体厚度的增加先升高后降低;壳体材料的屈服应力越大,水下爆炸声压级越高。仿真结果为工程应用提供理论参考。     

界面反射对定位系统性能影响及应对策略研究

基于同步式水声定位系,统的定位解算原理,分析了单阵元时延估计误差对系统定位精度的影响。结合水声信道特点,揭示了目标位于不同位置时直达声和海面一次反射声相位差的变化规律;探讨了界面反射对系统定位精度影响的物理机理;并利用“相消干涉”信号前后“边沿”的时延差等于发射信号长度这一信号叠加特征改进常规信号检测器的信号处理逻辑,以提高信号检测能力和时延估计精度,减小多途影响,改善水声定位系统性能。仿真结果验证了该方法的有效性。