UUV海底停驻策略及其关键技术

无人水下航行器（UUV）的应用越来越广泛,但满足不了长期定点探测的要求。在介绍了现有海底停驻功能的UUV的一些研制情况、工作原理、关键结构和主要组成部分的情况下,提出了2种海底停驻策略的UUV——液压支撑式和锚链式UUV,并对这2种策略UUV的主要组成部分、工作原理和大体工作过程进行了简单的描述,最后结合这2种海底停驻策略探讨了海底停驻UUV的关键技术,旨在为相关研究人员提供参考。     

遭毁伤巡航导弹气动特性风洞实验研究

通过对“战斧”多用途巡航导弹风洞实验模型的设计和不同马赫数、攻角及侧滑角下气动特性参数的测试,得到弹翼折弯角对侧向力系数、偏航力矩系数、升力系数以及前部阻力系数的影响规律.结果表明,随着弹翼折弯角的增大,侧向力系数和偏航力矩系数近似呈线性增长,这种影响随马赫数增大而增强,但对升力系数、前部阻力系数、滚转力矩系数、俯仰力矩系数等特性参数的影响并不显著.     

不同挂位外挂物气动特性数值模拟研究

基于结构重叠网格技术,采用有限体积方法求解带有k-ε湍流模型的Navier-Stokes方程组,对不同挂位(弦向、展向及垂向)外挂物绕流流场进行数值模拟,通过对结果分析发现:不同挂位的外挂物气动特性各有特点,如,沿不同弦向同一攻角下侧向力相差不大,而法向力却差异明显;展向位置对侧向力影响较大,沿翼展向向外侧向力增大;沿垂向远离载机使得干扰变弱,各气动参数变小。     

海洋环境对UUV布雷作战影响分析

UUV布雷作战很大程度上受到海洋环境因素的影响。在分析UUV布雷作战样式、流程和技战术特点的基础上,从水深、潮汐、水流、风浪、海底地形底质以及温度、盐度、透明度等因素多方面探讨了海洋环境对UUV布雷作战影响;并提出相关行动方法,对UUV攻势布雷作战具有一定的借鉴和参考意义。     

一种空投水雷水下初始弹道的仿真

在对一种空投水雷水下无动力运动过程中运动受力分析的基础上,建立了研究其水下初始弹道的运动数学模型,并用Matlab软件编写实现了弹道仿真。仿真计算表明:研究的空投水雷在有水平均匀水流和入水角的情况下,一定深度范围内的初始弹道表现出逆流向运动特性,对减小散布距离有一定好处;在没有水平均匀水流情况下,入水角的增加比增大空投水雷入水速度对散布距离的影响更明显。     

非对称×形折叠翼巡飞弹气动特性数值研究

为了研究非对称×形折叠翼巡飞弹的气动特性,在保证弹径、弹长、舵翼的弦长和暴露展长相同的情况下,分别开展了对称×形折叠翼气动布局与非对称×形折叠翼气动布局巡飞弹气动特性的数值模拟,对比了两者侧向力系数、滚转力矩系数、升力系数以及阻力系数,发现与×形翼气动布局相比,非对称×形折叠翼气动布局产生了侧向力与滚转力矩。进一步分析了非对称×形折叠翼气动布局产生侧向力与滚转力矩的原因。结果表明：在亚音速条件下,非对称×形折叠翼气动布局的升力系数与阻力系数随着攻角和马赫数的增大而增大;非对称×形折叠翼气动布局由于舵翼沿着弹身是非对称布置的,导致了非对称的气动干扰,从而产生了侧向力和滚转力矩。非对称×形折叠翼气动布局的侧向力系数随着马赫数的增大而增大,随着攻角的增大呈现先增大后减小再增大的趋势,滚转力矩系数随着攻角和马赫数的变化较为复杂。     

混凝土侵彻过程中弹道偏转的影响因素和规律研究

为了研究弹体斜侵彻半无限厚混凝土过程中不同因素对弹道偏转的影响规律,采用半经验公式法,确定了靶体响应力函数,然后利用ABAQUS,将靶体响应力函数加载到弹体表面作为有限元计算的边界条件,计算得到了弹体侵彻混凝土时弹体质心运动轨迹。分析发现,倾角越大,倾角对侵彻深度和偏转角的影响越明显;入射速度对弹道偏转的影响随着入射速度的增大呈现减小的趋势;质心位置越靠近弹体尾部,弹道偏转越大,越不利于侵彻。     

发动机分离对精确制导火箭弹散布的影响因素分析与仿真

为了分析发动机分离对主弹体散布的影响,通过对分离过程进行受力分析,确定了反向燃气喷流、分离速度误差为主弹体散布的扰动因素。通过选择不同分离点,采用蒙特卡洛方法进行仿真分别得到两种影响因素下的落点散布。结果表明:分离速度误差只对距离散布有影响,并随射程和射角的增大而增大;反向燃气喷流对距离散布和方向散布都有影响,方向散布随射程和射角增加而增大,距离散布随射程的增大而增大,随射角的增大而减小;不同分离点弹道参数和大气参数的差异对散布无明显影响。     

超声辅助磨削陶瓷材料的裂纹产生与扩展仿真研究

基于光滑质点流体动力学(SPH)法,研究超声磨削陶瓷材料过程中磨粒冲击工件的裂纹产生及扩展情况,揭示不同超声冲击速度下材料的去除特性及表面层损伤规律。仿真结果表明:磨粒以不同速度压入工件一定深度后,工件开始产生侧向裂纹和径向裂纹;随着冲击速度的增大,工件材料受冲击部位周围的局部崩碎现象明显减少,产生侧向裂纹时磨粒压入工件的临界深度减小,而产生径向裂纹时的临界深度无明显变化。磨粒压入工件的深度增加,观察两种裂纹的扩展情况发现:冲击速度提高,侧向裂纹扩展速度变慢、尺寸减小,而径向裂纹则无明显变化。证实了随着冲击速度的提高,即超声效果加强时,工件的塑性域去除范围增大,但不会引起表面层损伤增大,最终表面质量得到提高。     

脉冲横流对末修弹气动特性的影响分析

为了分析脉冲末修弹的气动特性,建立了末修弹横向喷流工作前后的非定常数值计算模型,计算了脉冲横流在不同作用位置时末修弹的阻力系数、升力系数和俯仰力矩系数,揭示了脉冲横流对末修弹气动特性影响随其作用位置和弹体马赫数的变化规律。结果表明:脉冲横流对弹体阻力的影响不大,对升力和俯仰力矩影响明显。末修弹产生的附加升力系数随脉冲发动机喷口位置后移而增大,且当马赫数在0.6～1.1范围时,该系数随着马赫数增加而影响减小;气动焦点位置随着喷口位置后移亦向后移动,且随着马赫数增加而移动速度减慢。     

水下驻留无人水下航行器驻留过程建模与仿真

针对水下驻留无人水下航行器（UUV）的运动特点,建立了大攻角下UUV运动仿真的六自由度数学模型,提出了一种驻留UUV辅助推进器的控制方法,并对UUV驻留过程中的下潜运动进行了仿真研究。具体分析了UUV下潜驻留运动中攻角、侧滑角、速度、俯仰角等参数的变化规律。仿真结果表明：航行器的轴向速度在阻力作用下逐步减小,趋近于0;在辅助推进器的作用下,UUV下潜速度被限定在安全范围内,导致UUV攻角逐步增大,直至接近90°;在前后2个辅助推进器的作用下,航行器的信仰角始终被控制在合理范围内,从而确保UUV具有良好的着陆姿态。     

UUV水下对接过程中非定常流体动力数值仿真

UUV水下对接回收过程中,回收装置和UUV之间存在非定常流体干扰现象。采用有限体积法和非结构动网格技术,运用SIMPLEC算法及k-ε湍流模型,在笛卡尔坐标系下对UUV水下对接过程进行数值模拟,并得到不同速度和攻角下,UUV流体动力随距离的变化规律及相应流场分布。通过UUV与远场实验值进行对比分析,验证了基于动网格技术的有限体积法在处理UUV水下对接过程中流体干扰问题的可行性。     

基于UUV组群的水下协同探雷搜索与仿真

水下无人运载器(UUV)组群的水下协同探雷搜索策略包括:将作业区进行划分,各自独立搜索不同区域;两UUV并行搜索,中间保留重叠区域;及交叉搜索模式.仿真表明双UUV搜索较单UUV搜索效能显著提高.由于搜索时间增长,随着重叠指数增大,搜索效能会小幅度下降.而随着覆盖指数增大,搜索效能也呈下降趋势.为获得较高搜索效能,需对搜索时间、重叠指数,覆盖指数、搜索概率等因素综合考虑.     

扑翼滑翔UUV流体动力布局设计

针对以往无人水下航行器（UUV）流体动力布局设计只对扑翼的安装位置进行研究,本文将水下仿生扑翼UUV和水下滑翔机（AUG）两者优点集于一体,提出了一种新型扑翼滑翔UUV。通过分析海龟运动和航行器前、后端扑翼的用途,归纳了大升阻比、低阻力的流体动力布局设计准则,利用计算流体力学（CFD）的方法对前端扑翼的4种安装位置和3种翻转角设计分别进行了数值仿真。仿真结果表明,当前端扑翼选用安装位置取距UUV主体外壳最前端纵向长度为整个纵向长度的30%和翻转角为10o时,该扑翼滑翔UUV具有较优的大升阻比、低阻力的流体动力性能,所得结果为进一步研究该UUV的总体设计提供了理论参考。     

无人水下航行器外挂鱼雷武器运动矢量建模与仿真

为建立外挂鱼雷武器的无人水下航行器(UUV)的空间运动矢量模型,本文首先根据稳性计算和流体动力仿真计算,确定外挂鱼雷的最佳位置。接着基于经典的动量和动量矩定理,推导外挂鱼雷武器的UUV运动矢量模型,同时重点分析了作用在无人航行器上的流体动力和力矩,以及鱼雷对无人航行器的反作用力和力矩。并在建立的外挂鱼雷武器的UUV六自由度空间运动模型的基础上进行了仿真计算,并对仿真结果进行了分析。     

着靶角对PELE横向效应的影响

PELE是一种基于新型作用机理的弹药,能使目标产生明显的横向效应,对靶后目标形成有效的杀伤。为研究着靶角对PELE横向效应的影响,对不同着靶角下PELE侵彻靶板的过程进行了数值分析。结果表明:着角对PELE横向效应影响显著。当着角在0～60°,随着着角的增大,破片最大径向速度增大,散布面积增大,破片数量增多,横向效应增强;当着角大于60°,随着着角的增大,PELE横向效应逐渐丧失;当着角在30～60°,PELE横向效应和后效毁伤性能最佳。     

具有通信约束的多UUV协调路径跟踪控制

针对多UUV间通过水声通信进行交互信息时存在时延的问题,研究了在通信时滞下多UUV沿多条给定路径编队运动的控制器设计问题。基于反步法设计了单个UUV的路径跟踪控制器,利用Lyapunov理论证明了路径跟踪控制系统是输入-状态稳定;针对通信拓扑中存在固定传输延迟问题,提出了基于平均一致连通性切换网络的时延协调控制律,并证明了当通信拓扑对应的无向图满足平均一致连通时,设计的编队控制系统是稳定的,有效地解决了通信时滞下多UUV的协调路径跟踪控制问题。仿真结果验证了该控制器的有效性。     

弹体斜侵彻多层混凝土靶的弹道特性研究

为了研究弹体斜侵彻多层混凝土靶板后的弹道特性,利用 ANSYS ／LS-DYNA 有限元软件,对弹体在不同着角和速度的初始条件下斜侵彻三层混凝土靶板的过程进行数值计算。结果表明：小着角对弹道偏转有一定的抑制作用,而大着角恰恰相反;速度较小时,增大初始速度会增大弹体的弹道偏转角;弹体贯穿每层靶板的速度随着初始着角的增大衰减加快,随着初始速度的增大近似为线性关系。     

军用无人潜器的发展及其关键技术

给出了无人潜器的概念;归纳了无人潜器的军事使命任务;详细综述了国外无人潜器的最新进展以及在军事领域的应用。