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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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    非道路特种车辆耐久性载荷谱的高置信度最少采集样本量

    郑国峰万银青隗寒冰赵树恩...
    3017-3028页
    查看更多>>摘要：针对特种车辆的耐久性开发时服役载荷获取问题，提出服役载荷谱的特征参数服从威布尔分布的高置信度(90％以上)最少采集样本量模型。基于全面表征载荷谱能量分布和损伤分布的累积功率谱密度，开展该特征参数的威布尔分布及参数估计研究，并构建耐久性载荷谱高置信度最少采集里程模型。以非道路条件下特种车辆在两段路程下采集的轮端六分力信号为对象，基于所构建的载荷谱采集最小子样容量模型，同时指定采集载荷谱的样本与总体之间的精度指标和置信度要求，分别获取特种车辆在典型工况下载荷谱的最少采集里程，并相互验证。研究结果表明:提出的服役载荷谱特征参数服从威布尔分布的高置信度最少采集里程模型，能够有效地实现高置信度、高精度载荷谱采集的最少里程计算。

    特种车辆耐久性载荷谱威布尔分布最少采集样本量累积功率谱密度

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    自行高炮稳定跟踪系统建模与谐振抑制方法

    江腾耀李伟雷昱胡鑫...
    3029-3043页
    查看更多>>摘要：未来战场的高机动作战环境对自行高炮稳定跟踪系统提出了更高的性能要求，根据自行高炮稳定跟踪系统的机械结构特点，应用动量矩定理及矢量求导，基于牛顿-欧拉方法建立描述伺服电机配以减速机驱动方位炮塔和俯仰身管的多刚体动力学模型。通过对动力学模型的进一步分解，得到方位俯仰姿态角与输入力矩的关系式。综合考虑传动机构的刚度和控制对象的变惯量特性，建立载体运动姿态耦合条件下具有复杂动载荷力矩干扰的双轴稳定跟踪系统控制模型。针对结构谐振设计一种基于极点配置法和变增益加速度反馈的自整定PI控制方法与基于观测等效惯量的自整定陷波器，采用大地坐标系下的等效闭环干扰速率补偿式稳定控制策略，对该控制方法进行仿真验证。仿真结果表明:在传动机构存在连接弹性的条件下，所给出的控制方法实现了稳定误差不大于2。2×10-2 mrad、正弦稳定跟踪误差不大于3。5×10-2 mrad，具有良好的控制精度和抗扰动性能;在保证系统拥有较快响应速度的同时，有效抑制了伺服电机变速和稳态过程中的机械谐振，显著降低了负载力矩振荡和负载有效转矩值。

    自行高炮动力学模型稳定跟踪控制机械谐振极点配置自整定PI

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    基于激光选区熔化技术炮闩击发推杆应急构型设计

    贾长治沈晓龙程阳洋宜亚丽...
    3044-3055页
    查看更多>>摘要：针对战时利用激光选区熔化技术直接制备炮闩原件存在制造时间较长的问题，提出一种基于激光选区熔化技术的炮闩击发推杆应急构型设计方法。采用有限元仿真技术和冲击试验，研究点阵结构的抗冲击性能以及点阵结构应用于应急构型设计的可行性。通过静力学仿真方法设计分体式击发推杆应急构型，设计力学性能试验校验其力学性能和服役性能是否满足使用要求。研究结果表明:体心立方(Body-Centered Cubic，BCC)、加Z向杆的体心立方(Body-Centered Cubic with Z-rod，BCC_Z)、面心立方(Face-Centred Cubic，F2 CC)、加Z向杆的面心立方(Face-Centered Cubic with Z-rod，F2 CC_Z)4种点阵结构中，BCC_Z综合性能更优异，抗冲击性能较好;与原击发推杆相比，应急构型击发推杆制造时间减少21。56％，体积缩减25。65％，最大冲击载荷降低32。14％，完成100次反复开关闩实装测试实验后应急构型击发推杆表面无明显磨损，具有良好的服役性能，能够满足使用要求，验证了用于战场抢修需求的应急构型击发推杆设计方法的有效性。

    炮闩击发推杆激光选区熔化技术点阵结构应急制造

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    形成串联爆炸成型弹丸的组合药型罩结构参数研究

    杨贵涛郭锐宋浦高光发...
    3056-3070页
    查看更多>>摘要：为了提高聚能战斗部对水中目标的毁伤威力，提出形成串联爆炸成型弹丸(Explosively Formed Projectile，EFP)的组合药型罩战斗部结构。利用平板抛掷和圆筒压垮公式建立组合药型罩EFP速度分析模型，并使用AUTODYN-2 D软件对EFP成型和入水毁伤过程进行数值模拟，研究组合药型罩结构参数对串联EFP成型的影响，证明其在水中高效的侵彻性能。研究结果表明:理论与数值模拟计算得到的EFP速度基本吻合，最大误差不超过10％;组合药型罩分离形成串联EFP是由于内外罩不同的材料和结构组合使罩微元从接触面处开始形成较大的速度差所引起的;随着内罩直径的增大，内外罩形成的EFP速度同时减小，长径比分别增大与减小;单独增大内外罩外曲率半径与罩顶壁厚，对应罩成型的EFP性能变化规律和单一药型罩相同，但另一罩成型EFP的长径比均减小或分别减小与增大，速度变化幅度较小;组合药型罩串联EFP侵彻4倍装药直径的水后，动能衰减率较双层药型罩降低21。55％，剩余速度提高5。77％，且随着侵彻距离的增加该差距进一步扩大。

    组合药型罩串联爆炸成型弹丸成型规律水中毁伤数值模拟

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    起爆方式对圆台型云爆弹装置燃料抛撒初期运动规律的数值模拟

    杨振寰袁野刘鑫曲嘉...
    3071-3081页
    查看更多>>摘要：为提高燃料空气炸弹(Fuel Air Explosive，FAE)装置爆炸抛撒燃料的极限速度并使速度更加平均，在不改变现有装置整体结构的情况下，采用数值模拟的方法研究起爆方式对FAE装置燃料抛撒径向极限速度的影响。使用有限元分析软件的任意拉格朗日-欧拉算法对圆台型FAE装置抛撒燃料进行数值模拟，对比单点起爆、多点起爆和近似线起爆情况下相同位置节点的径向抛撒速度变化情况。研究结果表明，对于燃料上的单元而言，距离较近的起爆点设置会对这个单元上燃料的抛撒运动产生抑制效果，近似线起爆的方式可以使云雾抛撒得更加均匀，为FAE爆炸燃料抛撒数值模拟的进一步细化研究奠定了基础。

    燃料空气炸弹流固耦合抛撒速度起爆方式

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    冰孔约束下弹丸倾斜入水空泡演化特性实验研究

    鹿麟陈凯敏侯宇胡彦晓...
    3082-3090页
    查看更多>>摘要：为探究冰孔约束对弹丸入水空泡演化的影响规律，基于高速摄像技术开展不同冰孔直径下弹丸倾斜入水实验。通过对比分析无冰工况与冰孔约束下弹丸倾斜入水过程，将弹丸入水空泡演化过程分为空泡扩张、空泡表面闭合与空泡深闭合三个阶段进行研究，总结出冰孔约束对弹丸倾斜入水空泡演化特性的影响规律。研究结果表明:在空泡扩张阶段，空泡扩张受到冰孔约束，自由液面附近空泡左侧呈弯曲状，其原因一方面是因为入水点附近的液体向四周运动撞击冰板，消耗了部分用于空泡扩张的能量，另一方面是因为排开的液体撞击冰孔内壁边缘形成反射流，反射流方向与空泡扩张方向相反，进一步限制空泡的扩张;在冰孔直径较小工况下，受反射流冲击，空泡壁右侧出现褶皱，随着冰孔直径增加，空泡左侧轮廓线的弯曲程度逐渐减弱;在空泡表面闭合阶段，褶皱的空泡壁发生局部冲击溃灭，随着冰孔直径增加，反射流逐渐变细、强度逐渐减弱;在空泡深闭合阶段，在冰孔约束下反射流冲击空泡，使得空泡内外压力差变大，加速了空泡发生深闭合;在冰孔直径较小的工况下，局部冲击溃灭程度较大，与尾部脱落溃灭相融合，随着冰孔直径的增加，局部冲击溃灭、气泡簇及反射流相互独立，逐渐接近无冰工况。

    弹丸倾斜入水入水实验冰孔约束空泡演化

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    泡沫填充负泊松比蜂窝夹层结构的抗爆性能数值模拟

    孔祥清李若男常雅慧付莹...
    3091-3104页
    查看更多>>摘要：为研究爆炸荷载作用下泡沫填充负泊松比蜂窝夹层结构(Foam-filled Auxetic Honey-comb Sandwich Structure，FAHSS)的动态响应及其对混凝土板的防护性能，利用有限元软件，考虑应变率对材料动态本构特性的影响，建立FAHSS在爆炸荷载下的有限元数值模型。通过已有负泊松比蜂窝夹层结构(Auxetic Honeycomb Sandwich Structure，AHSS)的爆炸试验对数值模型进行验证，基于验证模型分析爆炸荷载作用下FAHSS的损伤破坏规律、能量吸收特性及其对混凝土板的应力分布影响，并与AHSS和FSS(Foam Sandwich Structure)进行对比。在此基础上综合考虑聚氨酯泡沫材料密度、爆炸比例距离及填充材料等因素对FAHSS抗爆性能的影响。研究结果表明:FAHSS中的泡沫填充降低了负泊松比蜂窝夹层结构的破坏程度;随着聚氨酯泡沫材料密度的增加，FAHSS中的泡沫材料吸收能量增加;随着比例距离的增加，FAHSS的破坏程度逐渐降低，破坏形态也由局部破坏转变为整体破坏。

    负泊松比蜂窝夹层结构聚氨酯泡沫爆炸荷载防护性能有限元分析

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    基于弹丸旋转规律的弹道终点辨识和引信全弹道安全控制方法

    史博陈曦李鹏斐韩若愚...
    3105-3113页
    查看更多>>摘要：弹丸在飞行时所处的复杂环境可能引起弹药在待发状态下意外作用。基于6自由度刚体弹道方程组，运用4阶龙格-库塔算法对运动方程组进行数值计算，得到弹丸旋转速度随时间的衰减规律。采用某型榴弹开展炮射试验并回收试验数据，对弹丸旋转周期2阶导数的过零特征点进行验证。针对发射装药量和射角两个发射条件对特征点的影响规律进行研究，提出基于旋转特征点的弹道终点时刻辨识方法，设计基于磁场传感器的弹道终点实时辨识系统，并开展靶场炮射试验进行验证。研究结果表明，弹载弹道终点辨识系统和弹道跟踪雷达获取的弹道终点时刻相对误差小于5％，验证了所提弹道终点辨识方法的正确性。在此基础上，进一步提出适用于一种旋转稳定弹药的机械-电子双模全弹道安全控制方法，在利用发射后坐过载和旋转离心力两道环境信息的基础上，采用终点辨识作为第三道环境信息，实现引信全弹道安全控制。新提出的基于弹丸旋转规律的弹道终点辨识及引信安全控制方法，为提高旋转稳定弹药全弹道安全性提供了新的思路。

    旋转稳定弹药引信全弹道安全控制旋转周期终点辨识2阶导数

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    DNP基熔铸炸药的力学性能和失效准则

    徐跃跃张向荣高家乐刘战伟...
    3114-3124页
    查看更多>>摘要：3，4-二硝基吡唑(3，4-dinitropyrazole，DNP)基熔铸炸药由于兼具高能量和高安全性，在含能材料领域具有广阔的应用前景，研究该炸药在不同应力状态下的力学性能和失效形式，将对其工程化提供理论和试验支撑。采用美国伊斯特朗(INSTRON)5965万能材料试验机、分离式霍普金森压杆对DNP基熔铸炸药典型配方进行准静态压缩力学性能、动态压缩力学性能以及准静态拉伸力学性能测试，分析添加剂(Cellulose Acetate Butyrate，CAB)含量、应变率等因素对力学性能的影响，研究DNP基熔铸炸药在准静态压缩、动态压缩和准静态巴西劈裂条件下的失效形式。研究结果表明:DNP基熔铸炸药的抗压强度整体随应变率的升高而增加;在准静态加载下，抗压强度随着添加剂含量的增加而降低，而在动态加载下则呈相反的变化趋势，当添加剂含量达到一定值时，熔铸炸药的抗拉强度显著提高;不同加载条件下DNP基熔铸炸药满足的强度失效准则不同，其中准静态压缩符合最大剪应力准则，动态压缩符合最大拉应变准则，巴西圆盘试验符合最大拉应力准则。

    3,4-二硝基吡唑熔铸炸药力学性能添加剂强度失效准则

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    近地场景下爆炸型烟雾弹结构仿真方法

    闫鹏温荣臻盛庆红王博...
    3125-3134页
    查看更多>>摘要：爆炸型烟雾弹在反制红外武器、保护高价值军事目标方面具有重要意义。目前绝大多数的烟雾仿真模型未考虑到爆炸的矢量信息和近地粒子扩散效果，在壁面效应与空气湍流现象显著的近地场景下对爆炸型烟雾仿真的真实性较低。针对现有方法，在近地场景下对爆炸型烟雾弹仿真精度差的问题，提出一种近地场景下的爆炸型烟雾弹结构模型仿真方法。该方法利用粒子位置信息代替粒子模型的生命周期，以高斯烟团模型为基础，构建了基于爆弹方向和壁面效应的近地烟雾爆炸模型，以提高对近地烟雾弹爆炸场景仿真的精确性。在仿真的图像上采用结构相似度(Structural Similarity，SSIM)分析，经过最佳参数选取实验后，SSIM值达到0。9443，标准差为±0。0005。对比粒子系统-高斯烟团模型、椭球爆炸模型和爆炸型烟雾弹模型，分别高出0。0112、0。1329和0。0063。实验结果对比表明，新模型在烟雾仿真中具有明确的方向信息，对烟雾湍流和壁面效应的细节表达能力更强，对近地烟雾弹爆炸场景的仿真具有更高的精确性。

    爆炸型烟雾弹烟雾仿真粒子系统高斯烟团模型向量法

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