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[硕士论文] 王顺录
武器系统运用工程 西安工业大学 2018(学位年度)
摘要:随着化工行业以及产品工艺和质量的不断发展,真空技术被广泛的应用在工业以及科学研究中,同时市场对产品的质量也提出了越来越高的要求,这将导致真空技术也相应的得到了快速的发展。通过真空测量去衡量真空的大小,真空测量的准确性对一些元器件能否正常工作具有重要的影响。
  在现有的真空测量方法中,大多数的传感器由于体积过大、测量范围不够宽或测量精度低等不能被广泛应用。本课题在满足宽量程的基础上,采用圆柱形的石英晶振作为气压传感元器件,设计了一款小尺寸真空测量装置,来实现对狭小空间真空的测量。
  借鉴国内外相关成熟的真空测量方案,本课题选用体积较小的圆柱形石英晶振作为真空测试元器件,根据石英晶振振荡时其两端阻抗随环境中气压的变化而改变的原理,利用石英晶振两端阻抗气压之间的关系。以STM32F103RCT6单片机为系统核心处理单元,设计一款小尺寸真空测量装置。整个装置包括传感探测部分、数据处理部分以及显示部分。传感探测部分主要对模拟信号进行处理,其电路包括电源电路、石英晶振振荡电路、差分放大电路、电压跟随器等电路;数据处理部分是对传感探测部分输出的信号进行采集并利用单片机进行处理,其电路主要包括单片机最小系统电路、温度采集控制电路和存储电路;显示部分利用OLED显示屏进行气压显示,将串口助手通过RS232通讯协议单片机通讯作为前期测量的辅助显示。编写相应的软件程序实现对传感探测部分输出信号的采集标定,最终利用线性插值法实现真空的测量,并将其整合成一款安全、可靠的真空测量装置。
  根据课题的任务要求,通过对石英晶振真空测量装置进行实际测量,最终能够实现真空的测量范围为0.1-105Pa,并且在1-100Pa时,测量误差大约为10%,在101-105Pa时,测量误差大约为8%,传感探测部分电路板的实际尺寸为40*28(mm),该结果基本能够达到课题的任务要求。整个石英晶振真空测量装置总体工作正常,测量装置安全可靠。
[硕士论文] 焦伟
武器系统运用工程 南京理工大学 2018(学位年度)
[硕士论文] 彭琳茜
武器系统运用工程 沈阳理工大学 2018(学位年度)
[硕士论文] 王小召
武器系统运用工程 南京理工大学 2017(学位年度)
[硕士论文] 张泽楠
武器系统运用工程 南京理工大学 2017(学位年度)
[硕士论文] 黄健康
武器系统运用工程 南京理工大学 2017(学位年度)
[硕士论文] 李建春
武器系统运用工程 南京理工大学 2017(学位年度)
[硕士论文] 韩茹冰
武器系统运用工程 西安工业大学 2017(学位年度)
摘要:天幕靶作用参数是指其响应时间和高射速响应性能。在使用天幕靶测速过程中,天幕靶响应时间的不一致性会造成测速误差;当高射速响应性能不足,则会导致在高速连发射击测试中,造成信号失真或丢失。为保证天幕靶测速精度和数据的有效性,需对天幕靶响应时间和高射速响应性能进行定期检测。传统的天幕靶检测主要针对的是天幕靶灵敏度和幕面空间位置两项指标,均未涉及上述参数的检测。本论文研究一种方便快捷、在室内完成天幕靶工作状态检测的方法,对天幕靶故障的诊断、工作稳定性的提高具有重要的意义。本论文研究的成果包括以下几个方面。
  1)分析了天幕靶作用参数影响因素。分析了天幕靶工作原理,从光电管、信号处理电路、光机结构、弹长、弹速、弹径和天空照度等分析了影响天幕靶响应时间的机理。对比弹丸过幕信号实际过幕过程,分析了天幕靶过靶信号延迟特性,将天幕靶响应时间影响因素分为反应时间和上升沿延缓时间。
  2)研究了天幕靶作用参数检测方法。根据信号上升沿延缓特性,基于光电探测器响应时间,确定采用反相的脉冲信号作为LED点光源驱动信号,研究了天幕靶过靶信号特征点提取方法。利用测试电路输出1个模拟弹丸过幕驱动信号,驱动LED点光源产生光能量的瞬时变化,模拟弹丸穿过光幕时产生的物理过程,通过测量驱动信号天幕靶输出过幕信号的时间,计算天幕靶响应时间。将一组驱动信号按照一定的时间间隔作用于点光源,可检验天幕靶高射速响应性能。论文给出了天幕靶作用参数检测方案。
  3)设计了天幕靶作用参数检测仪器。设计了一种天幕靶响应时间高射速响应性能测试电路,主要分为FPGA逻辑时序的设计及外围硬件电路的设计。FPGA逻辑电路以计数器为基础单元,实现响应时间和高射速响应性能检测脉冲信号。外围硬件电路以外部波段开关和拨码盘输入数据,通过单片机处理并进行地址分配,输出给FPGA。绘制了检测仪前后面板结构图纸,设计了单片机程序,最终完成信号监测仪的装配。
  4)利用检测仪器对天幕靶作用参数进行检测试验,分析测量数据。根据测试方法,测得天幕靶响应时间大小和最大射频。经试验验证:设计方案满足天幕靶作用参数检测精度要求,设计的测试电路能够实现天幕靶响应时间及高射速响应性能参数测量。
[博士论文] 冯睿智
武器系统运用工程 中北大学 2017(学位年度)
摘要:在含能材料领域,能量和安全性是人们最关心的两个方面。然而,能量和安全性的本质矛盾一直伴随着炸药的始终。一般而言,能量越高安全性越差。目前,纯粹的高能量低感度的单质炸药非常少。由于世界各国在军事上对低感度、高能量含能密度材料的迫切需求,炸药的共晶引起了人们极大的兴趣。炸药的共晶可以在一定程度上稳定炸药,降低炸药的感度,从而解决含能材料能量感度的矛盾。近十年来,人们合成并表征了大量的共晶炸药。而且,人们已经给出了多个计算共晶炸药结构、能量和感度的方法,揭示了其分子间相互作用的本质。共晶炸药的出现,为解决含能材料能量感度的矛盾提出了新的思路和方法。
  大量实验表明,通过HMX和CL-20的共晶技术,相对于低能组分,提高了炸药能量;相对于HMX和CL-20高能组分,能降低其感度。但该方面理论研究较少。本文基于超分子形成规律和共晶原理,设计了HMXDMI、FOX-7、NQ以及ε-、γ-、β-CL-20HMX、FOX-7、DMF的共晶模型,并分别从密度泛函理论和分子动力学方法两方面,对不同分子摩尔比形成的结构、性能进行分析预测。具体工作如下:
  共晶是一种混合炸药,为探索混合炸药感度的理论预测方案,本论文借助DFT-B3LYP和MP2(full)方法,在6-311++G(2df,2p)和aug-cc-pVTZ理论水平上,对HF氮杂环CnH2nN-NO2(n=2-5)、RDX和HMX硝基之间形成的分子间氢键相互作用复合物的N-NO2键强度、环张力能及分子表面静电势的变化进行了理论研究,并借助电子密度转移方法揭示了上述各物理量变化的本质。结果表明:大多数情况下,氢键能环张力能的变化密切联系,随着复合物的形成,N-NO2引发键的强度升高,感度有可能降低;随着复合物的形成,环张力能升高,表明感度可能升高。然而作为分子的全局性质——分子表面静电势,N-NO2键上方的局部最大值以及环上的正最大值偏差σ2+以及表面静电势静电平衡常数v并不随着复合物的形成发生明显的变化,而且撞击感度h50%的计算值变化不大。因此,表面静电势应该作为衡量在分子间氢键形成过程当中复合物感度变化的标准之一。
  借助分子动力学方法对不同分子摩尔比对于HMX/DMI共晶炸药不同晶面的形成能进行了理论研究,对于不同分子的摩尔比的力学性质也进行了估算,借助M06-2x/6-311+G(2df,2p)和MP2(full)/6-311+G(2df,2p)方法对HMX/DMI复合物的溶剂效应和协同效应也进行了研究。计算结果表明,(020)和(100)取代基模型可能具有最高的形成能和稳定性,并且1∶1和2∶1比例的共晶化合物的稳定性比较接近,共晶可能在1∶1和2∶1的摩尔比情况下形成,1∶1和2∶1的化合物具有最高的力学性能。HMX/DMI共晶炸药的稳定性的变化不仅起源于分子间相互作用能的形成,而且也N-NO2键离解能的升高有关。在线型复合物中可能存在协同效应,在环状复合物中可能存在反协同效应。在HF存在下,不论从能量还是从结构上,DMIHMX都不易形成分子间相互作用,这可能是较大介电常数的溶剂对于HMX/DMI共晶炸药稳定性削弱的原因之一,因此为了制备稳定的HMX/DMI共晶炸药应选用较低介电常数作溶剂。
  借助分子动力学方法对不同组分比例的HMX/FOX-7和HMX/NQ共晶炸药晶体表面形成能和力学性质进行了研究。利用B3LYP和MP2(full)的方法在6-311++G(d,p)和6-311++G(2df,2p)水平上计算了HMX/FOX-7(1∶1)和HMX/NQ(1∶1)复合物HMX中N-NO2键离解能和撞击感度h50。结果表明:1∶1比例的共晶炸药可能最稳定、力学性质较好。共晶主要发生在HMX(020)和(100)晶面上。共晶复合物的形成使HMX引发键N-NO2增强,感度可能降低。
  借助分子动力学方法研究了分子摩尔比对FOX-7、β-HMX和DMF在ε-,γ-,β-CL-20不同晶面的形成能进行了理论研究。对于共晶复合物的氧平衡、密度、爆速和表面静电势也进行了理论分析。结果表明,对于所有的共晶化合物,形成能Eb*和稳定性按照下述顺序递减:1∶1>2∶1>3∶1>5∶1>8∶1(CL-20∶FOX-7/β-HMX/DMF);对于所有的取代基模型,所有分子摩尔比的含能/非含能CL-20/DMF共晶炸药的稳定性和形成能均远远大于含能/含能CL-20/FOX-7和CL-20/β-HMX共晶炸药。CL-20/β-HMX的稳定性和形成能Eb*比CL-20/FOX-7小。分子摩尔比为1∶1、1∶2和1∶3的CL-20/FOX-7和CL-20/β-HMX共晶炸药可能具有最大的形成能Eb*。而且含CL-20分子摩尔数较大的共晶炸药的稳定性和形成能Eb*均比含FOX-7或β-HMX分子摩尔数较大的共晶炸药弱。在CL-20/FOX-7共晶中,CL-20表现为γ-型,ε-型主要出现在CL-20/β-HMX共晶化合物中;在CL-20/DMF中发现了ε-CL-20和γ-CL-20。具有较小分子摩尔的CL-20/FOX-7和CL-20/β-HMX共晶炸药能够满足高能低感含能材料的要求,分子表面静电势分析揭示了变化的本质。
  本研究可为HMX和CL-20共晶炸药的分子设计提供新的思路和方法,对在一定程度上解决炸药高能钝感的矛盾、合成和安全使用共晶炸药有重要的理论意义。
[硕士论文] 孙萍萍
武器系统运用工程 西安工业大学 2017(学位年度)
摘要:小波理论具有良好的时频分析特性,其适用于对瞬态、非平稳信号的处理。结合靶场声信号的特点,本文基于小波理论对靶场声信号进行分析处理。主要从对靶场声信号的去噪和特征波识别两个方面完成了提升小波小波算法的设计,并在Matlab软件上验证了提升小波算法的有效性。同时,面向FPGA使用verilog语言设计提升小波算法以达到提高声靶系统实时性和测量精度的目的。
  本文的主要工作包括以下几点:
  (1)根据根据靶场声信号的一般特点,对现阶段的分析方法进行简单介绍,对比选取出适合靶场声信号处理的分析方法。
  (2)结合靶场声信号的特点,完成了提升小波算法的设计,主要包括靶场声信号去噪和特征波识别两部分。靶场声信号去噪部分完成了小波函数的选取、去噪阈值设定方法的选择以及对应的分解阶次的设置。靶场声信号特征波识别部分设计了小波能谱熵算法提取靶场声信号特征波识别值。
  (3)结合小波理论,根据选取的小波函数,推算了小波函数对应的提升小波函数的数学结构并给出了其提升步骤。通过数学分析过程,分析提升小波算法的基本运算。
  (4)完成了提升小波算法的各个模块在在FPGA硬件语言中的实现。主要包括基本运算模块的设计,小波五阶正变换、逆变换,去噪模块、特征波识别模块以及声靶坐标计算模块的设计。同时对各个模块对应的功能仿真。
  使用以上设计的提升小波算法,处理靶场声信号,并提取出的弹丸到达时刻值带入声靶坐标计算模型。实验结果表明,基于FPGA的提升小波算法可以提高靶场声信号处理算法的实时性。同时,传统小波算法的处理结果相比,X和Y坐标的最大离差值分别下降了6mm和5.4mm,X和Y的标准偏差下降了3.79和2.02,X,Y坐标离差值在±6mm内的百分比分别提高了11%和13%,以上指标表明本文设计的算法有效的提升了声靶的测量精度。
[硕士论文] 刘容容
武器系统运用工程 西安工业大学 2017(学位年度)
摘要:战术通信网是战场指挥控制系统的重要组成部分。通过网络仿真的方法研究网络性能和网络协议,不仅降低研发成本,而且能够为构建高效的战术指挥控制系统提供重要的参考依据。在实际情况下,战术通信网需要通过不同子网之间的协作来实现特定的战术目标。通过网络仿真软件进行研究虽然简单高效,但是已有节点模型、时隙分配算法以及网络结构模型已无法满足需求,需要结合战术通信网的实际需求重新设计。
  本研究将大规模军用Ad Hoc网络仿真模型的研究实现分为了两个阶段:局域战术通信网和大规模军用Ad Hoc战术通信网。局域战术通信网由单个子网组成,该阶分析了目前已有的几种时隙分配算法,结合战术通信网的实际需求和节点生成报文的特性提出了一种符合马尔科夫过程的混合时隙分配算法。大规模军用Ad Hoc战术通信网将网络的节点分为簇首节点和簇成员节点,将成员节点模型的搭建分为了两个部分。设计了一种具有TDMA时隙分配方式和应用层收发包功能的簇成员节点模型,并由该模型和仿真软件中提供的路由节点模型搭建了具有路由转发功能的局域战术通信网,分析了不同远近程度的报文对战术通信网端到端延迟的影响。设计了一种具有应用层收发包功能的簇首节点,结合簇成员模型,将大规模通信网分为了旅、营、连和车四个层次,针对这四级节点的报文数量特征提出了一种按比例分配时隙的算法。在OPNET仿真软件中分别对这两个阶段进行了建模仿真,收集了不同报文长度下三种通信网的端到端延迟。仿真结果表明采用混合时隙分配算法的局域战术通信网在端到端延迟方面相对于采用固定时隙分配算法有明显的提高。在具有路由转发功能的局域战术通信网中设计了簇成员节点模型,在仿真过程中随着报文长度和报文目的地址的变化所收集到的端到端延迟理论计算值相符,有较好的可行性。采用分层结构的大规模军用Ad Hoc战术通信网中,簇首节点模型和簇成员节点模型都具有主动收发包功能,其仿真结果实际计算数据相比误差在允许范围内,说明搭建的仿真模型及仿真系统有较高的置信度。
[硕士论文] 丁陈阳
武器系统运用工程 国防科学技术大学 2017(学位年度)
[博士论文] 胡海燕
武器系统运用工程 中北大学 2017(学位年度)
摘要:高能钝感是含能材料的发展方向,也是武器能源领域关注的热点问题。长期以来,人们改进含能材料的技术途径有两大类:一是寻找和合成新的化合物;二是在配方中加入相容性好的高能组分来提高含能材料的能量,同时,通过添加粘结剂、钝感剂来获得感度相对较低的混合药剂配方。无论采取何种途径获得新型高能化合物,其设计和合成都是根本所在,相关研究具有重要的理论意义和应用价值。硼由于具有高的燃烧热值,受到了人们的关注,但硼的反应需要外界供氧,而且此种材料的表面氧化膜在燃爆过程中有较强的阻碍作用,影响了其能量的释放。基于此问题,本文以设计兼具高热值、反应迅速、安全性好的含硼高能化合物为目标,利用密度泛函理论对硝基硼烷化合物的几何结构、成键特征、热力学稳定性以及光谱性质等进行理论研究。从理论上设计探索新型高能、钝感化合物,为新型高能钝感含能材料的研究提供理论支撑。论文主要研究内容如下:
  1在密度泛函理论在B3LYP/6-31+G*水平上,对硼氧基取代TNT苯环上氢原子所得化合物进行几何结构、热力学性质以及其前线轨道能级差ΔEgap和Wiberg键级进行了理论研究;
  2在密度泛函理论在B3LYP/6-31+G*水平上,对TNA的硼氧基取代衍生物的几何结构、热力学性质以及其前线轨道能级差ΔEgap和Wiberg键级进行了理论研究;
  3采用密度泛函理论在B3LYP/6-31+G*水平上,对TNP硼氧基取代物的键长,红外光谱振动,热力学性质以及前线轨道能级差ΔEgap和wiberg键级进行理论研究;
  4采用密度泛函理论在B3LYP/6-31+G*水平上,用原子化反应法对硼氢化合物B2H6硝基衍生物的稳定性、生成焓和爆热等参数进行了理论计算;
  5采用密度泛函理论在B3LYP/6-31+G*水平上,对硼氢化合物B4H2硝基衍生物的稳定性、生成焓和爆热等参数进行了理论计算;
  6采用密度泛函理论在B3LYP/6-31+G*水平上,对硼氢化合物B5H9硝基衍生物的稳定性、生成焓和爆热等参数进行了理论计算。
  理论计算结果表明:
  1 TNT硼氧基衍生物中硼氧键为三键,C-BO键的键级为0.86,C-NO2键的键级为0.90,C-BO键的键级相对最弱,可能是标题物的热解或起爆引发键;通过自然轨道分析得出TNT-(BO)2前线轨道能级差值△Egap大于TNT-BO,这表明TNT硼氧基衍生物稳定性随取代基数的增加而增强;通过爆热计算得知TNT硼氧基衍生物的爆热明显大于TNT,由此可推断,TNT硼氧基衍生物是一种潜在的高爆热钝感含能材料;
  2 TNA硼氧衍生物中硼氧键是典型三键;通过自然轨道分析在TNA硼氧衍生物中N-H键最弱,可能是标题物的热解或起爆引发键;并且随着取代基数目的增加,前线轨道能级差ΔEgap增大,表明化合物稳定性增强;通过爆热计算得知TNA硼氧基衍生物的爆热大于TNA,由此可推断,TNA硼氧基衍生物是一种潜在的高爆热钝感含能材料;
  3 TNP硼氧衍生物中硼氧键是典型三键;通过自然轨道分析可知,随着取代基数目的增加,TNP硼氧衍生物的前线轨道能级差ΔEgap增大,表明化合物的稳定性随取代基数目的增加而增大;TNP硼氧基衍生物的爆热比TNP爆热大,而且计算表明硼氧基取代苯环上氢原子后会使得化合物更加稳定,由此可推断,TNP硼氧基衍生物是一种潜在的高爆热钝感含能材料;
  4采用密度泛函理论研究结果表明,B2H6硝基衍生物的爆压、爆速随着硝基数的增加也在增加;自然轨道分析得知B2H2(NO2)4化合物的ΔEgap值为459.27 kJ/mol,接近于TNT、TNA和TNP的硼氧基衍生物的ΔEgap值,说明在B2H6中即使硝基数增加到4个时,所得到的硝基硼烷也是相当稳定的,可以作为潜在的新型高能钝感含能材料使用;
  5采用密度泛函理论对B4H2硝基衍生物和TNT进行了研究比较,研究结果表明,标题物的理论密度、爆速和爆压略低,但是爆热比TNT大很多;自然轨道分析得知B4HNO2和B4(NO2)2没有B4H2稳定,即B4HNO2和B4(NO2)2的感度较大,在使用前可能需要经过降感处理;
  6通过自然轨道分析了B5H9硝基衍生物的ΔEgap值,发现其TNT轨道能级差ΔEgap值相近,可以认为这些化合物稳定性TNT稳定性相近;化合物中B-NO2键相对较弱,可能是标题物的热解或起爆引发键;化合物中随着硝基数的增加,化合物的爆速和爆压都在增大,最大爆速为6.98 km/s,最大爆压为19.87 Gpa,虽然比TNT低,但是最大爆热为1946.52J/g,远大于TNT的爆热(1425.94 J/g)。
[硕士论文] 邓维
武器系统运用工程 南京理工大学 2017(学位年度)
摘要:随着航空技术的发展,大攻角飞行和高速飞行越来越普遍,伴随的气动现象也变得十分复杂,俯仰阻尼动导数已经成为现代弹箭初步设计中的重要气动参数,在弹箭动态特性分析、弹道设计及控制系统设计中都占有重要位置。本文以国际动导数标模Finner作为研究对象,对刚性动网格技术在预测俯仰阻尼动导数方面的应用进行了计算验证,并分析了该方法的影响因素。在此基础上,进一步探索了某鸭式布局弹箭俯仰阻尼动导数的计算及其随初始条件的变化规律。
  首先应用基于N-S方程求解的时空二阶精度的迭代法,结合刚性动网格技术,采用小振幅强迫俯仰振动法,对俯仰阻尼动导数数值计算进行了研究。以国际动导数标模Finner作为验证模型,探究了近壁面处理方法、减缩频率、振荡幅值、周期迭代次数、内迭代次数对俯仰阻尼动导数的影响,探究了初始攻角、质心位置对其俯仰阻尼动导数的影响;计算结果实验结果吻合良好,表明了本文采用的方法具有较高的精确性,使用的计算条件是可行的。
  基于Finner标模的研究,进一步探究了某鸭式布局弹箭俯仰阻尼动导数随初始攻角、马赫数以及质心位置的变化关系。研究表明,计算条件的选取对俯仰动导数的计算效率计算结果影响非常大,其中周期迭代次数和减缩频率尤为关键;对于鸭式布局弹箭,其俯仰阻尼动导数随攻角、马赫数的变化规律和俯仰力矩系数的变化规律基本保持一致。
  
[硕士论文] 宋遐淦
武器系统运用工程 南京航空航天大学 2017(学位年度)
摘要:随着战斗机性能的不断提高,空战中的战场态势变得瞬息万变,如何进行合理决策占据有利态势,最终夺取空战胜利是现代空战重要的研究课题。本文重点研究了空战中的威胁评估、目标分配、机动决策这三个阶段,致力于提高空战决策每个阶段的自主性,使得整个空战决策系统具有高效率。
  首先,对不确定环境下空战态势评估技术进行了研究。在传统层次分析法的改进型评估方法的基础上引入灰色理论可能度函数的概念进一步进行了改进,使得评估结果更加客观合理。
  其次,对不确定环境下目标分配技术进行了研究。协同目标分配是协同作战的体现,本文将灰色理论中可能度函数概念遗传算法相结合,针对性设计了相应的选择机制和模拟退火机制,有效改善了算法的快速性和收敛性,仿真结果表明:新设计的算法能有效解决不确定环境下协同多目标攻击决策问题。
  再次,对空战中如何进行机动决策以占据有利空战态势进行了研究。传统以机动动作库为基础的决策方式规划出的机动轨迹可实施性有待商榷,而将战斗机的飞行控制量离散化编码,采用智能优化算法进行寻优求解,规划出的轨迹易于执行。仿真结果表明:将智能优化算法应用到不确定环境下空战机动决策中是有效可行的,为空战机动决策研究提供了参考依据。
  最后,为了在有限的时间内计算出最佳或次佳的航迹,并且在飞行过程中实现轨迹动态修正,达到期望的战术目的,设计了轨迹跟踪飞行控制器并进行了完善设计,以此作为空战决策系统的执行机构。
[硕士论文] 文俊
武器系统运用工程 西北工业大学 2017(学位年度)
摘要:超疏水表面利于在壁面封存气膜,产生流动滑移,是一种潜在的兼具防污功能的高效减阻方法,未来有望广泛应用于海洋工程和其它相关领域。现有研究表明,超疏水表面水下减阻效果主要来自其表面附着的微气膜,但在来流作用下该气膜会流失破坏,从而导致减阻失效甚至增阻。论文针对该减阻失效问题,结合试验测试和理论分析,在对比两种超疏水表面气膜维持方法的基础上,重点研究了基于亲疏水相间结构维持水下固体表面厚尺度气膜的方法,实现了超疏水表面水下减阻效果的显著提升。所取得的主要研究成果包括:
  (1)观测了水流作用下超疏水平板表面由“Cassie”接触态过渡到“Wenzel”接触态的动态过程,研究了基于气体动态补充的超疏水表面气膜维持方法,并通过分析边界层流场PIV测试结果,初步总结出该气膜维持方法的减阻机理。
  (2)基于润湿梯度束缚三相接触线原理,提出一种利用亲疏水相间结构来构造局部润湿阶跃,从而实现水下厚尺度气膜有效封存的方法,并通过在旋转圆柱表面构造亲疏水相间环形条带,成功实现圆柱表面气环的稳定封存。
  (3)研究了亲疏水相间圆柱表面连续和间断气环的静态动态稳定性,以及气环最大储气量,提出了影响气环溶解和剪切破坏的主要因素,并总结出气环的两种主要失效形式。
  (4)利用粘度计测试了气环厚度和宽度对减阻率的影响规律,总结了气环对内转子无量纲扭矩随雷诺数变化的影响规律,并通过分析不同状态下间隙流动中的动量交换过程,对气环的减阻机理进行了合理解释。
  (5)测试了亲疏水相间圆柱表面驻留不同长度和厚度的间断气环时的减阻规律,分析了间断气环引起阻力变化的原因,并通过凹转子表面间断气环试验,进一步证实气液界面有限滑移速度的存在。
  论文在基于亲疏水相间结构维持固体表面稳定减阻气膜方面的研究工作,为后续解决水下超疏水表面气膜剪切破坏问题提供了新技术途径。
[硕士论文] 邵鹏
武器系统运用工程 南京航空航天大学 2017(学位年度)
摘要:高超声速无人机作为一种高性能飞行器,在其执行任务过程中飞行速度遍历亚声速、跨声速、超声速以及高超声速,飞行高度跨越连续流区、过渡流区和稀薄流区,而极端的飞行环境所产生的复杂的气动干扰和气动热使得无人机机体结构容易出现不同程度的疲劳损伤,损伤的持续累积可能会导致飞行灾难发生。而机翼翼梁根部作为无人机上的主要承力部件,不仅需要承受飞行器自身的重力,还要承受机翼翼面在高速气流中受到的强烈的气动载荷作用以及复杂的气动干扰、气动热影响,因此翼梁根部作为机翼的关键部件是整个机翼结构中最容易出现疲劳损伤的结构之一。为保证无人机在整个飞行包线内的结构可靠性,并延长结构使用寿命,本文对高超声速无人机机翼关键部件的结构力学模型、损伤模型以及无人机系统运动模型进行了建立和分析,同时建立了机翼关键部件的强度可靠性分析模型;之后,通过分析对损伤影响最大的关键变量,对机翼关键部件的减损控制方法进行探究。论文的主要工作内容如下:
  首先,在美国NASA建立的6自由度通用高超声速无人机模型及气动参数的基础上对机翼关键部件的受力情况进行分析,建立结构力学分析模型,并结合结构材料强度特性,提出基于全概率方法的应力-强度干涉分析模型,对机翼关键部件的结构可靠性进行了分析。
  其次,建立高超声速无人机系统数学模型,并根据结构疲劳累积损伤机理建立可以表征机翼关键部件损伤发展情况的损伤力学模型,同时通过依次分析各个飞行状态量对无人机气动系数、动压的影响以及对机翼关键部件损伤特性的影响,确定对损伤影响程度最大的无人机系统关键变量。
  然后,基于普通滑模理论设计高超声速无人机纵向和姿态飞行控制器,使无人机状态能够跟踪控制指令,模拟爬升巡航,同时通过降低任务要求和降低飞行性能两种策略来实现基本的减损控制,探讨减损原理。之后,通过使用粒子群优化算法寻求系统性能损失机翼关键部件损伤之间的最佳折衷,通过设计指令约束曲线的方法实现减损控制。
  最后,分析普通滑模理论在设计控制器中的不足,提出基于快速双幂次趋近律的单向辅助面滑模控制方法,并据此设计了无人机纵向和姿态飞行控制器。同时从理论上分析了趋近律各参数对系统动态性能的影响,并将机翼关键部件的损伤状态量反馈至趋近律各参数中动态调节控制器对指令的跟踪性能,进而实现机翼关键部件的在线减损控制。
[硕士论文] 张承果
武器系统运用工程 南京航空航天大学 2017(学位年度)
摘要:海上战争在未来战争中具有关键战略地位,反舰导弹战是海上战争的主要模式。在信息化战争形态下,反舰导弹的任务规划和毁伤效能评估直接决定了反舰导弹的作战效果。因此,本文针对反舰导弹的协同火力分配、协同航路规划和毁伤效能评估三个核心问题进行了研究。
  首先,提出了一种基于遗传算法的多反舰导弹火力单元打击舰艇编队的火力分配方法。该方法考虑到打击代价、收益和协同等约束条件,建立了归一化的火力分配数学模型。采用遗传算法求解获得最优火力分配方案,有效地解决了反舰导弹火力单元打击舰艇编队的协同火力分配问题。
  其次,提出了一种基于量子双向RRT算法的反舰导弹协同航路规划方法。该方法在多种威胁及障碍约束条件下建立多反舰导弹平台的协同航路规划空间。同时,改进的规划算法结合了量子进化思想和RRT算法扩展原理,具有全局收敛的特点,得到了协同性和收敛性更好的导弹航路。
  然后,提出了一种基于直觉模糊熵权法的反舰导弹毁伤效能评估方法。该方法在不确定信息环境下建立反舰导弹的直觉模糊毁伤效能评估矩阵,结合直觉模糊熵权法多属性决策思想,解决了不确定信息环境下的反舰导弹毁伤效能评估问题,得到了合理的评估结果。
  最后,基于C++和MATLAB混合编程思想开发了反舰导弹目标打击辅助决策系统。该系统包含反舰导弹的火力分配、航路规划和毁伤效能评估三大模块,拥有目标打击决策仿真和评估一体化的功能,实现高效快速地算法调用和生动形象的仿真结果展示。
[硕士论文] 苏文杰
武器系统运用工程 南京理工大学 2017(学位年度)
摘要:偏振光导航是一种利用太阳光在大气中散射的偏振特性进行导航的技术,通过从大气偏振模式的分布特性中提取导航方位信息,可实现对载体航向、俯仰和滚转三维姿态信息的解算,是自然界中天然的导航方法之一。目前常用的导航技术难以满足日益快速发展的无人飞行器对低成本、低功耗、高精度、抗干扰能力强、自主性高的导航性能的迫切需求。因此,学习生物导航方法,深入研究仿生偏振光导航技术对于火箭、导弹等武器的快速寻北并为惯导提供初始对准的姿态信息,实现武器快速发射及自主导航具有重要的研究意义和军事应用价值。
  基于上述实际需求,本文根据大气偏振现象及基本理论,建立了全天域的大气偏振模式分布模型,推导了Stokes矢量表征偏振光的方法,以此为原理设计并搭建了一种四通道大气偏振信息检测系统,通过偏振信息采集实验提取了观测区域的偏振强度场和偏振方向场,验证了大气偏振模式的分布特性。在此基础上,推导了一种采用太阳位置作为导航参考基准的航向解算方法,通过大气偏振模式分别计算出太阳在载体系和地理系中的空间位置,建立姿态变换矩阵方程,从而提取载体的航向信息。同时再建立太阳天顶固定的时空关系模型,利用太阳位置信息解算出天顶的空间坐标,推导了以天顶作为空间特征点求解载体俯仰、滚转信息的方法,实现了对载体三维姿态信息的提取。然后通过三组实验验证了该算法的精度。
  最后,设计了一种基于DSP6747+FPGA双核架构的北斗/微惯导紧组合导航系统,并针对低精度的微机电惯性测量单元(MEMS-IMU)零偏大,无法进行自对准这一问题,研究了采用偏振光导航进行初始姿态对准,实现组合导航系统的快速寻北。然后通过地面跑车试验验证了所设计的北斗/微惯导紧组合导航系统具有较高的精度、较强的稳定性和鲁棒性,探究了采用偏振光导航进行初始对准的准确性和可靠性。
[硕士论文] 尹立威
武器系统运用工程 南京理工大学 2017(学位年度)
摘要:基于MEMS技术制造的MEMS微结构宏观尺寸机械结构相比,具有体积小、低功耗、低成本、抗干扰、可批量生产等优点,被广泛应用于航空航天、机械电子等领域。由于MEMS微结构特征尺寸在微米量级,其力学及其它性能宏观结构性能有着很大不同。针对武器弹药系统的高冲击、快速响应、抗电磁干扰、微型化等特殊应用需求,以一种能从幅值、脉宽两个特征识别引信正常发射冲击和勤务跌落冲击惯性载荷的MEMS接电惯性开关为典型MEMS微结构进行分析,采用性能测试、理论分析、数值模拟的技术路线,对高冲击下MEMS微结构动态特性接电性能进行研究。
  首先,对MEMS接电惯性开关进行静动态性能测试,分析尺寸效应对性能指标以及测试结果的影响。基于应变梯度理论和哈密顿变分原理,建立高冲击下微梁动力学模型,分析尺寸效应对高冲击下微梁挠度、弯曲刚度、固有频率的影响,修正性能参数并应用到MEMS接电惯性开关中,进一步分析尺寸效应对MEMS接电惯性开关探测识别机构和闭锁接电机构动态响应位移的影响。
  通过观测MEMS接电惯性开关表面形貌,建立粗糙表面黏着模型和电接触模型,并分别计算出相应的黏着力。根据表面形貌进一步分析表面摩擦以及闭锁接电机构表面接电性能。
  最后,系统分析高冲击下MEMS微结构中的阻尼,确定阻尼延时控制方法。对高冲击下S型弹簧以及MEMS惯性接电开关模态、瞬态进行数值模拟,分析尺寸效应对MEMS惯性接电开关探测识别机构和闭锁接电机构动态响应位移的影响,完善理论模型。
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