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兵工学报
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高修柱

月刊

1000-1093

acta@cos.org.cn

010-68962718;68963060

100089

北京2431信箱

兵工学报/Journal Acta ArmamentariiCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊以反映兵器科学与技术领域的最新科研成果，促进科学发展，繁荣学术交流为宗旨。以介绍与兵器相关的基础理论、应用研究实验分析和工程技术等为主要内容。其专业涉及军用车辆、军用光学、电子技术、火炮、枪械、弹药技术、控制技术、力学工程、化学工程、机械工程、材料科学和应用数学等诸多领域。
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    开孔泡沫金属传热和流动特性

    李婧孙晓霞马兴龙朱文祥...
    122-130页
    查看更多>>摘要：近年来开孔泡沫金属运用于散热设备逐渐成为研究的热点。由于开孔泡沫金属结构复杂无序，数值模拟时大都将其结构进行化简，目前已有种类繁多的简化模型，然而适用于其传热与流动特性模拟研究的简化模型尚不明确;另外，适用于散热领域的泡沫金属结构参数有待详细研究。为此，建立开孔泡沫金属的5 种简化三维模型，并进行传热和流动特性的对比研究，认为Gibson-Ashby模型更能准确描述实际开孔泡沫金属的传热和流动性能。在此基础上，采用Gibson-Ashby模型对开孔泡沫金属的关键结构参数进行传热和流动综合性能分析，发现孔隙率90%、孔密度30PPI开孔泡沫金属翅片的综合性能j/f1/3(j为换热因子，f为阻力因子)最优;将孔隙率90%、孔密度30PPI开孔泡沫金属翅片与平直翅片进行对比，发现开孔泡沫金属翅片换热效果是平直翅片的2 倍以上，综合性能也优于平直翅片。所得研究成果可为开孔泡沫金属在换热领域的应用和设计提供参考。

    开孔泡沫金属简化三维模型平直翅片数值模拟传热阻力

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    径向不耦合装药爆压消峰作用及其对岩石破裂范围影响

    范勇吴凡冷振东杨广栋...
    131-143页
    查看更多>>摘要：弄清单孔爆破岩石破裂规律是揭示群孔爆破岩石破碎机理的基础。从理论上阐明了单孔爆破岩石破裂机理，采用高能爆轰炸药模型和混凝土损伤模型，分别模拟了空气与水不耦合装药下单孔爆破的应力变化过程、裂纹扩展过程以及不耦合系数为1。0～3。5 时岩石粉碎区与裂隙区大小;分析了炮孔壁上爆破压力峰值、粉碎区与裂隙区的大小随不耦合系数的变化规律。研究结果表明:由于不同介质的影响，空气不耦合装药结构对于爆压的削峰作用约是水不耦合装药结构的2 倍;当不耦合系数介于1。0～3。5 时(药卷直径不变)，空气不耦合装药下粉碎区直径介于4。44～1。59 倍炮孔直径，裂隙区直径介于 22。5～7。62 倍炮孔直径;水不耦合装药下粉碎区直径介于4。44～2。74 倍炮孔直径，裂隙区直径介于22。5～10。67 倍炮孔直径。

    单孔爆破岩石破裂不耦合系数装药结构粉碎区裂隙区

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    接触爆炸下混凝土墩破坏效应试验与数值模拟

    康耕新颜海春张亚栋刘明君...
    144-155页
    查看更多>>摘要：为研究混凝土墩在炸药接触爆炸作用下的破坏效应，分别采用K&C模型、HJC模型、RHT模型和Kong-Fang模型对混凝土墩体的破坏效果进行数值模拟，讨论破坏形态、裂缝数量、块体数量、芯部残高和侧面残高的变化并与试验对比。研究结果表明，4 种模型都能有效地预测混凝土墩体的破坏形态:在顶部集团装药爆炸作用下，混凝土墩体上半部分和下半部分表现为不同的破坏形式，上半部分为破碎性破坏，形成大量1～10cm为主的碎块;下半部分为破裂性破坏，开裂为有限数量的块体;其中Kong-Fang模型能够更加可靠地预测破裂区块体的数量和残高。残留块体破坏特征参数随装药量的变化的研究结果表明，随着装药量从1。0kg增加到4。5 kg，块体的数量增加到25，块体底面尺寸由40 cm减小为15 cm，约为混凝土底边尺寸的1/5～1/25;装药量从1。0 kg增加到3。5 kg时芯部残高及侧面残高减小较快，在装药量增加到4。0 kg后，分别稳定在 40 cm及28 cm左右处，不再明显变化。基于以上研究结果，拟合了块体数量、芯部残高及侧面残高随装药量的变化公式，为有效实施混凝土墩体爆破作业提供了参考。

    混凝土墩顶部爆炸破坏效应数值模拟试验

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    基于实例分割与光流的动态环境SLAM

    岳胜哲王正杰
    156-165页
    查看更多>>摘要：针对传统语义实时定位与建图(Semantic real-time Localization and Mappling，SLAM)算法在动态环境下剔除特征点过多、造成定位精度降低的问题，提出一种基于实例分割与光流的视觉语义SLAM算法。算法使用Mask R-CNN网络对图像中的潜在动态物体进行实例级别的分割，同时在光流线程中对动态物体进行识别并剔除，随后使用剩余的静态光流点与静态特征点联合优化定位，实现语义信息与光流信息的充分融合利用。使用公开数据集测试和地面无人平台实验对所提方法进行验证。实验结果表明，在TUM数据集下，新方法的定位均值误差相比ORB-SLAM2 平均提高75%，相比Dyna-SLAM平均提高8。5%。

    动态环境光流法实例分割语义SLAM

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    复杂地形六轮独立驱动与转向机器人轨迹跟踪与避障控制

    刘江涛周乐来李贻斌
    166-183页
    查看更多>>摘要：为研究六轮移动机器人在复杂地形的运动控制方法，针对六轮独立驱动与转向机器人复杂地形轨迹跟踪问题，提出一种预测控制和动态补偿的控制方法。基于非完整约束的线性六轮移动机器人运动学模型，以模型预测控制算法为基础，引入比例-积分-微分补偿控制器，抑制动态滞后引起的跟踪误差，设计速度与转向角动态反馈补偿，以应对地形扰动对轨迹跟踪的影响。分析机器人运动过程中障碍物的避碰问题，设计可求解避障轨迹的避障规划器，通过轨迹跟踪系统对局部避障轨迹进行跟踪控制，实现机器人的轨迹跟踪和自动避碰。对轨迹跟踪算法和避障算法进行仿真实验。实验结果表明:在典型工况下，机器人可完成凹形斜坡、凸形斜坡和凹凸地形正弦型轨迹跟踪控制和静态与动态障碍物避碰，验证了新方法的有效性。

    六轮独立驱动与转向机器人轨迹跟踪控制模型预测控制PID补偿控制避障控制

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    面向海流扰动和通信时延的欠驱动AUV编队跟踪控制

    丁文俊张国宗刘海旻柴亚军...
    184-196页
    查看更多>>摘要：由欠驱动自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle，AUV)编队组成的水下探测阵列具有响应快、机动性好、智能化程度高的特点。针对无速度信息传输的多AUV在海流和时延复合扰动下的编队控制问题，提出一种虚拟轨迹、轨迹预测、自适应反演滑模控制技术相结合的编队控制方法。使用领航者的位置信息和期望队形得到跟随者的参考轨迹，并引入虚拟轨迹使其与跟随者参考轨迹有限时间重合，从而得到跟随者的期望位置和速度。在此基础上，使用最小二乘法拟合轨迹曲线进行时延补偿，并通过自适应反演滑模控制技术完成海流干扰下的编队轨迹跟踪。理论分析和仿真结果表明，新方法具有可行性和有效性。

    欠驱动自主水下航行器编队控制自适应反演滑模控制虚拟轨迹时延

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    水下连续发射弹体干扰特性及发射时序优化

    刘方肖金石韦建明张志洋...
    197-205页
    查看更多>>摘要：随着对饱和攻击需求的提高，潜艇连续发射过程的发射时序协调控制研究变得迫切而紧要。考虑到弹体间的流体动力干扰是影响安全发射的主要因素，基于重叠网格多自由度仿真技术，针对连续发射的水下弹体开展姿态弹道干扰特性研究。通过分析流场结构发现，以一定攻角发射的弹体形成的发卡形尾涡是造成后续弹体姿态弹道差异的主要原因。根据不同艇速、时间间隔和空间间隔下弹体间的干扰特性建立干扰评价模型。在保证干扰不影响后续弹体的前提下，以最短发射时长为目标，以综合评价函数为约束，基于改进的贪心算法对大筒多弹式布局的水下弹体开展发射时序优化研究，并采用均匀抽样方法验证优化结果准确性。研究结果表明:相对于均匀抽样方法，改进的贪心算法具有相当的计算准确度和更高的计算效率。

    水下弹体连续发射姿态干扰评价发射时序

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    带椭球形气囊航行体落水-上浮过程仿真

    包健马贵辉孙龙泉陈惟楚...
    206-218页
    查看更多>>摘要：针对水下发射模型试验中的模型低速落水问题，提出一种带椭球形气囊的航行体落水回收方案，两个气囊等距分布在航行体两侧，航行体与气囊之间用连接带相连。数值仿真基于Abaqus的耦合欧拉-拉格朗日方法，通过对比AUV头段入水的试验结果和仿真结果，验证数值方法的有效性。分析在不同姿态角和不同初始囊压的条件下，带气囊航行体低速落水后的运动过程、囊压变化以及连接带的受力情况。研究结果表明，航行体姿态角是影响落水-上浮过程的最重要因素，初始囊压次之;对于最大落水深度、囊压峰值、拉力峰值而言，趋于垂直落水的工况更加危险，最大落水深度为1。33 倍航行体长度，最大囊压为 3。7 倍基准囊压，连接带最大拉力为 2。2 倍航行体重力。这些结论可为航行体落水回收的方案设计与结构参数设计提供参考依据。

    航行体气囊落水冲击耦合欧拉-拉格朗日方法

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    无人机火箭助推机构分离安全性研究

    周悦李壮壮郑然舜李军...
    219-230页
    查看更多>>摘要：为提高火箭助推式无人机起飞时助推机构的分离安全性，提出一种可自动安全分离的无人机火箭助推机构。以某型号无人机为例，运用理论力学与刚体运动学知识建立以分离安全性最优为目标的助推机构理论模型，得出助推机构中关键参数的设计依据并建立助推机构的三维模型。运用刚体动力学分析方法得到助推机构的分离运动轨迹，搭建包含助推机构和模拟无人机部分的实验系统，验证助推机构分离轨迹和分离姿态与仿真结构有一致的变化趋势。研究结果表明，该助推机构在分离过程中可有效规避安全隐患，提高分离安全性。

    无人机火箭助推机构分离安全性数学建模刚体动力学

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    具有飞行包线限制的飞翼无人机鲁棒自适应容错姿态控制

    禹志龙李颖晖裴彬彬徐文丰...
    231-240页
    查看更多>>摘要：为实现复杂环境下飞翼无人机姿态的精确跟踪控制，考虑参数不确定性、外部扰动、执行器故障及飞行包线限制的影响，提出一种基于Nussbaum增益的鲁棒自适应容错控制方法。在受扰动的飞翼无人机姿态运动学与动力学模型基础上考虑执行器故障与系统不确定的影响，建立面向控制的姿态控制模型。通过引入时变障碍Lyapunov函数，在保证飞行包线限制的同时确保姿态跟踪误差的瞬态与稳态性能。通过自适应的有界估计与Nussbaum增益，补偿总的不确定项与执行器故障的影响。通过稳定性分析严格证明新提出的控制方法的可行性。仿真结果表明，新的控制方法能够确保飞行包线限制，同时保证预设的瞬态与稳态性能，实现飞翼无人机高精度的姿态跟踪控制。

    飞翼无人机飞行包线限制Nussbaum增益自适应控制容错控制

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