基于阵列式传感器侵彻信号采集与计层算法研究

侵彻武器能够有效毁伤敌方地下工事等多层结构目标,为了实现侵彻武器对炸点的精准控制,以达到最佳的毁伤效果,多层侵彻引信侵彻信号采集与识别至关重要。本文围绕硬目标侵彻引信中侵彻信号的获取、计层算法等关键技术,提出一种基于阵列式传感器的侵彻模拟实验方法,通过设计间距,控制三次撞击时间的间隔分别为9.15和5.41 ms,对比有限元仿真结果,验证了多通道信号采集电路的可靠性与模拟实验方法的可行性。同时,为提高计层识别的准确性,分别采用短时傅里叶变换、小波变换、Winger-Vile分布对实验数据进行计层分析。分析结果表明,Winger-Vie算法可从时间、频率、能量多维度综合分析,具有较高的识别率和直观性,但在信息提取方面还需要改进时频分析进行优化。本文研究内容为下一步实现高精度侵彻信号计层以及解决信号黏连问题提供了重要依据。     

硬目标引信侵彻过程原理研究

以实物仿真关键技术对硬目标侵彻引信进行了研究,创建半实物仿真、侵彻过程仿真、实验数据的处理等多维信息处理于一体的硬目标侵彻引信半实物仿真平台,结合典型目标介质特性,得出影响侵彻过载的主要因素,即目标介质特性、着速和着角等,并通过重点弹道计算和数值模拟对侵彻过载的主要影响因素进行了分析。     

基于奇异值分解的侵彻过载信号降噪方法

为解决硬目标侵彻过载信号的降噪问题,提出侵彻加速度信号的奇异值分解技术。首先,通过主体奇异值分量稳定原则确定信号的重构子矩阵;然后,利用前K次奇异值能量占优法则提取奇异值的有效阶次,在此基础上对实测信号进行奇异值分解;最后,利用分解出的有效奇异值完成信号的重构。实验证明,经此方法处理的侵彻过载信号可以有效剔除隐含在弹体加速度信号中的振动和噪声,重构后的加速度曲线具有比小波降噪效果更好的信噪比,积分得到的位移曲线能较好反映实际侵彻深度,是侵彻过载信号处理的一种新的可行方法。     

枪榴弹侵彻木靶板时前冲过载特性仿真研究

为给枪榴弹机械触发引信性能优化设计提供参考,利用LS-DYNA软件仿真截锥形弹头不同端面直径的枪榴弹以不同着角侵彻不同厚度木质薄靶板过程,得到了弹丸头部在贯穿靶板过程中弹丸前冲过载系数和弹丸速度。结果表明:着角、弹头端面直径、靶板厚度不同时,弹丸侵彻过程中前冲过载系数变化和速度变化不同;弹丸最大前冲过载系数出现在弹丸垂直碰击靶板的初始时刻;弹丸速度在侵彻初始阶段衰减最快。在靶场射击试验考核引信触发作用灵敏度和钝感度时,应考虑弹丸着角、立靶姿态、靶板厚度和弹头端面直径等因素的影响。     

航空机载弹药着速对侵彻靶板影响的仿真分析

航空机载侵彻型弹药由于姿态调整及过载冲击的影响，对着靶速度有一定的要求，利用冲击波理论对极限撞击速度进行理论计算。应用ANSYS／LS—DYNA分析技术对航空抛撒侵彻型弹药侵彻混凝土靶板进行分析，获取各着速下侵彻过程的速度、加速度曲线，结合极限撞击速度的理论计算值与模拟值比较分析，得到着速对靶板侵彻效果的影响，为引信抗冲击过载加速度传感器的设计及加速发动机功率的选择提供理论支持。     

××弹坠落冲击加速度存储测试系统设计

介绍了××弹坠落冲击加速度存储测试系统的基本原理,给出了试验弹落靶时引信位置的冲击加速度实测曲线,并对测试曲线进行了分析,分析结果对××弹引信安全系统的设计具有实用价值.     

基于PIC单片机的起爆控制系统

分析了两种根据加速度计算行程的算法,并介绍了基于此算法设计的一种应用于智能引信的起爆控制系统,它以PIC单片机为核心,可以实现不同阶段不同频率的信号采样;实现测试数据和处理结果的存储,能使用计算机读取、显示和处理数据.其突出点是可以实时计算子弹的侵彻时间和侵彻行程,并根据侵彻行程获取装定的控制参数--过载阈值和目标介质,最终获取预定行程,根据预定行程控制子弹的起爆;除此还具有自毁起爆功能.此系统已通过实验证明了其可行性.     

振动与冲击在引信技术中的应用展望

主要探讨了弹药引信系统在勤务处理、发射过程、弹道飞行以及硬目标侵彻中所遇到的各种振动与冲击问题。首先,阐述了振动问题,包括有引信在运输、弹道飞行过程中所受到的振动载荷及为解决全弹道供电问题,将飞行过程中的气流振动能量转化为电能三个方面;其次,介绍了冲击问题,涵盖勤务处理过程中的意外跌落、发射过程中的后坐力、侵彻过程中的惯性过载及将冲击过载转换为引信用电能这四个方面;然后,介绍了为保证引信在振动与冲击环境中的可靠性所采取的措施,既保证引信系统在恶劣的强冲击环境中不会产生结构损伤,又保证系统不会产生误动作,提前解除保险造成危害;最后,详细阐述了为满足引信控制起爆电路和全弹道供电的需求,对引信使用过程中遇到的振动与冲击的能量的收集措施,并对引信振动与冲击问题的发展进行了展望。     

弹丸侵彻混凝土靶面的数值模拟与分析

对延时引信弹丸侵彻混凝土靶面进行数值模拟与分析,利用分析软件ANSYS中的LS-DYDA模块,采用仿真与数值分析的方法,分析出弹丸侵彻混凝土靶面的速度及加速度变化曲线,并通过对数据的分析与延伸计算,为检靶技术研究提供理论依据。     

易熔合金引信弹道安全的气动热力学建模仿真

为使易熔合金引信可靠延期解除保险以保证弹道安全,需要根据弹丸速度确定在安全时间和距离内引信易熔合金的熔点。以瑞士厄利空2ZLa/353式35 mm 双管自行高射炮爆破燃烧榴弹 KZVD 引信为例,从工程的角度出发,简化了外弹道,在初始弹速为1175 m/s 和误差范围为±15 m/s 的条件下,采用气动加热理论对榴弹外弹道起始阶段弹头驻点的温度进行了理论建模计算和仿真验证,通过分析相应弹速下的弹头驻点温度确定出满足安全距离要求的易熔合金熔点温度。仿真结果表明,理论计算与仿真试验确定出1160-1190 m/s 初始弹速范围内的易熔合金熔点温度的结果一致,因此可以利用该热力学模型并根据弹道安全要求来设计相应熔点的易熔合金引信,所用方法可以为高速飞行弹体的热力学研究提供参考。     

侵彻过程弹体结构响应频率特性的分析方法

为了研究侵彻过程中弹体结构响应的频率特性,通过建立弹体的有限元模型,利用弹体结构模态分析求解得到弹体的固有频率和振型,并对弹体进行谐响应分析,得到弹体在侵彻阻力作用下达到共振时的频率.针对侵彻加速度信号是非平稳时变信号,采用总体经验模态分解算法对实测的侵彻信号进行分解,找到与谐响应分析获得的共振频率相对应的分量,从而估计出弹体结构响应的对应频率.通过对实测的侵彻4层混凝土靶板的加速度信号分析,分解出的第3阶固有模态函数分量频率与谐响应分析所得弹体结构响应共振频率的相对误差为4·2％,该分量为弹体结构响应加速度信号,从而得到该实验弹在侵彻过程中弹体结构响应的频率.     

Occurring mechanism and restraining method research of numerical noise signal in penetration simulation

In hard target penetration simulation, the existing researches of the convergence of results are mainly concentrating in the corresponding relationship between penetration depth and mesh scales. However, the influence of the mesh difference on the penetration resistance and acceleration signals are seldom refer to. This paper presents the occurring mechanism and restraining method of numerical noise signal in penetration simulation. First, the concept of the noise signal izs proposed. By taking a 3D penetration simulation as example, the influence of the noise signal on the penetration resistance in different mesh scales and impact velocity is studied. To ensure the convergence of the computational results, the grid scale of the target is encrypted to 1:1:8. In addition, modern spectrum analysis method is introduced to further analyze the penetration resistance signal. The research results presented is useful to improve the computational accuracy of high speed projectile penetration simulation, and provide important reference for carrying out structural design and optimization of fuze system.     

基于小波变换的侵彻加速度信号分析

为了分析弹体在侵彻过程中加速度信号的构成成分和频率分布范围,利用小波变换对侵彻加速性信号进行了分解,分解出侵彻加速度信号在不同频段内的分布情况。通过与理想情况下加速度信号曲线及加速度信号本身的信号特点进行对比,得出弹体在侵彻过程中,在轴线上加速度信号的频率范围和弹体振动频率范围分别为31.25-62.5 kHz和62.5-125 kHz,而后利用 Simulink获得侵彻加速度信号曲线。     

弹丸不同倾角侵彻混凝土影响分析

为了考察弹丸在不同入射角侵彻过程的特性,利用有限元分析软件对弹丸过载环境进行数值模拟。通过分析得到弹丸侵彻过程中的弹体位移、过载加速度、应力曲线,揭示了弹体侵彻靶板的加载特性。结果表明:弹丸入射角越小,侵彻效果好,达到毁伤目标物目的;倾角越小弹头部受到损伤越大。     

基于摄像法测量弹丸的空间炸点位置

为了测量了近炸引信对空中目标引炸的炸点位置,提出了采用基于定目标为参照的双面阵相机交汇摄像法来获取高空弹丸炸点三维坐标参数.根据试验测试要求,分析了相机交汇摄像原理与方法,建立了弹丸炸点三维坐标位置计算模型;利用交汇相机的空间几何关系、图像处理技术与模拟目标实际尺寸,研究弹丸炸点相对模拟目标的空间三维坐标算法,并分析了坐标参数修正方法;利用微分法对参数进行误差分析.分析计算显示,坐标误差均小于40 mm;实弹试验和图像处理显示,相机交汇摄像法可以获得弹丸炸点三维坐标.对四光幕法与摄像法的对比表明,两种方法在高低方向所测数值平均差为0.158m,左右方向数值平均差为0.114m.     

不同结构弹体侵彻混凝土靶板数值模拟

针对用传统结构弹体进行侵彻数值模拟得到的加速度曲线与实测加速度曲线相差较大的问题,提出细化弹体结构进行数值模拟实验的方法。应用ANSYS／LS—DYNA对传统结构弹体和细化结构弹体侵彻8层混凝土靶板进行数值模拟,提取了两组加速度曲线;设计了打靶试验方案,获得实测加速度曲线。将两组仿真曲线与实测曲线比较后发现,细化结构弹体仿真加速度曲线更接近实测曲线。因此在数值模拟研究中,利用细化结构弹体得到的曲线更具有参考价值。     

射弹打击下油箱燃油泄露研究

为了确定射弹击穿飞机油箱后附近干舱的引燃和燃烧,需要对燃油通过穿孔泄露过程中燃油的泄露质量及雾化液滴的数目和尺寸进行定量计算分析。该文建立了用于模拟高速射弹击穿油箱后燃油泄露过程的解析模型,给出了燃油初始泄露速度的定量计算方法,利用最大熵原理和质量守恒定律,推出了弹丸撞击条件下泄露燃油液滴尺寸数目分布函数和索特尔平均直径SMD的计算公式,并采用Harmon液滴索特尔平均直径经验计算公式定量计算泄露燃油的平均直径。研究结果表明燃油的初始泄露速度随射弹速度的增加而呈线性增加,液滴索特尔平均直径随穿孔直径的增加而增加,随射弹速度的增加而呈线性减小。研究结果为下一步进行油箱附近干舱引燃和燃烧提供理论基础。     

弹丸斜侵彻混凝土靶板过载分析

为了研究弹丸在倾斜侵彻过程中的特性分析,运用国际通用有限元非线性动力学分析软件LS-DYNA3D,对弹体在不同入射角倾斜侵彻半无限厚混凝土靶时的全过程进行了对比分析.可得出:随着入射角的增加,弹丸产生跳弹,侵彻安定性差,弹体达不到侵彻效果、起不到毁伤目标作用,验证了模型分析的正确性.