摘要：对高速水中兵器而言,水冲压发动机是最理想的动力推进装置,然而低速无法启动致使其难以广泛应用。为了解决水冲压发动机的低速启动问题,提出了微型涡轮机拖动微型混流泵的水冲压发动机增压进水系统构型方案,完善了微型涡轮机和微型混流泵设计方法,建立了涡轮机和混流泵工作性能仿真计算模型,通过数值仿真验证了设计结果的合理性,完成了涡轮机和混流泵的匹配设计,分析了增压进水系统的工作性能。结果表明:涡轮机及增压泵各项设计结果与目标值最大相对偏差小于3.2%,增压系统可将来流压力增加2.0 MPa,使得水冲压发动机的启动航速由90 m/s降低至63 m/s。研究成果对水冲压发动机技术的工程应用有参考价值。

摘要：针对水下无线激光通信链路性能劣化问题,基于Yue谱推导了在包含有限外尺度和海洋水体分层不稳定度的弱海洋湍流信道下高斯光束的空间相干半径和闪烁指数闭合解析式,量化了基于高斯光束的海洋分集接收系统中的湍流强度和探测器间距阈值。在此基础上设计了一种基于高斯光束的里德-所罗门(RS)编码联合均衡等增益合并(EEGC)算法的单入多出(SIMO)通信系统。利用双曲正切函数法推导了系统的上限平均误码率(ABER)闭合解析式,并研究了海洋水体分层的不稳定程度和探测器分布方式对系统性能的影响。仿真结果表明,海洋水体分层的稳定与否对系统性能影响较为明显。此外,所设计的系统可有效抑制复合海洋信道下高斯光束的湍流效应,湍流越强,抑制效果越显著;也可有效降低探测器的分布方式对采用高斯光束传输的SIMO系统性能的影响。

摘要：采用跨介质流固耦合的任意拉格朗日-欧拉方法(Arbitrary Lagrange-Euler,ALE)对高速弹体入水冲击过程展开研究.首先通过计算网格收敛性分析、入水加速度和空泡轮廓的对比验证,确认文中建立的计算模型和采用计算方法的合理性与准确性.随后,通过对典型弹体高速入水冲击特性的仿真,分析入水过程中流场压力变化和空泡演化过程.依据弹头外形和入水速度对高速入水冲击特性的影响结果分析,发现入水冲击载荷大小和空泡轮廓尺寸均与弹头空化器尺寸成正比.研究结果表明,在实际跨介质弹体的初步设计中,往往需要综合评估弹体头部材料与冲击特性、减阻性能以及弹体头型间的关联,为高速弹体入水的结构设计和运动稳定性分析提供有价值的参考.

摘要：针对来袭水下目标机动方式的无法预知的问题,为实现精确拦截,以目标捕获条件为约束,设计了一种用于水下机动目标拦截的微分对策导引律。以微分博弈理论为基础,构造用于双边最优控制的二次型性能指标,利用伴随原理求解终端问题的方法导出具有状态反馈形式"零效脱靶量",并以其为性能指标设计用于航向角控制的微分对策制导律。通过对机动目标的跟踪拦截表明:该制导律对目标机动方式具有较强的鲁棒性,与最优导引相比,对机动目标的拦截精度高,可满足水下拦截作战技术需求。

摘要：针对船体变形测量系统中模型不确定以及未知噪声影响导致的误差问题,分析并推导了模型偏差对滤波估计的影响,提出一种基于姿态匹配的强跟踪最大互相关熵卡尔曼滤波(STMCKF)算法,用于船体变形估计。该算法采用姿态匹配,基于两套惯性系统的姿态信息确立滤波观测量并建立线性量测方程,通过自适应在线调整多个渐消因子对多个数据通道进行渐消,减小模型失配导致的误差,并设计基于最大互相关熵准则为最优准则的滤波算法,减小量测过程中受到的非高斯噪声产生的误差。最后,在模型不匹配及噪声不确定的条件下进行了仿真验证。仿真结果表明,与传统卡尔曼滤波相比,变形估计精度提高10%~30%,提高了系统鲁棒性和环境适应性。

摘要：为提高对未知目标的拦截能力,基于博弈理论,研究了一种由水下拦截器和我方舰艇协同防卫来袭目标的微分制导策略。该策略在三方对策关系基础上,结合视线指令构造协同约束,建立三方自导约束模型,以终端脱靶量和最小能量为性能指标进行协同对策制导律设计。利用伴随原理解决终端问题方法导出具有反馈控制的"零效脱靶量",并以滚动时域法对制导参数进行实时预测。通过对可捕获条件下不同制导方式来袭目标的拦截仿真表明:在相同条件下,该制导策略弹道性能良好,不受目标机动形式的限制,具有较强的鲁棒性和稳定性。

摘要：直动型溢流阀被广泛用于水下动力设备的供能调节,但下潜水深的变化时常使得其动态稳定性无法保证,以至于在到达一定水深之后,溢流阀阀口会出现异常的压力波动现象,影响其正常的工作状态。为此,开展流固耦合分析,建立了直动型溢流阀的两自由度动力学模型。通过无因次化后模型的求解,实现了对试验测试信号中振动深度的准确复现,并进一步分析了溢流阀阀芯的轴向和纵向振动状态随水深的变化,以及在部分深度下阀芯振动的多稳态共存现象。所建立的动力学模型中的非线性因素为试验测试信号中发现的压力波动特征提供了理论解释,从而为通过对溢流阀的优化设计来解决溢流阀的大振幅脉冲振动提供了模型支撑。

摘要：对水下航行器进行路径规划时,除了要考虑所规划的路径长度外,还需要考虑所规划路径满足航行器能量消耗约束,其中海流是影响航行器能量消耗的重要因素,为考虑海流对路径规划的影响,这里提出了一种利用B样条曲面对动态海流环境进行建模的方法,并将海流对航行器能量消耗的影响作为约束函数应用到路径规划算法中,使航行器能够在路径的搜索过程中,综合考虑全局路径消耗和能量消耗,寻找能够实现目标函数最优的路径;另外考虑到海流各向异性、时变的特性,对路径规划算法进行改进,使航行器规划路径能够利用海流模型,避开局部湍流,并根据动态海流信息实时对所设计路径进行修正。通过仿真验证,将建立的海流模型应用到路径规划算法后,改进的路径规划算法可以利用海流减少航行器的能源消耗,根据海流的实时变化调整航行路径,航行器满足安全运动条件,并实现在满足能源消耗前提下的路径长度最优。

摘要：为了解决传统的TDMA协议在水下环境中存在信道资源在时间上的浪费问题,需要设计有效的MAC协议来合理分配信道资源,提高水下网络的性能。本文设计了一种能够将时隙进行动态分配的改进的TDMA协议,并在NS-3仿真平台下对其吞吐量、丢包率和端到端时延三个性能指标进行了仿真,仿真结果表明使用本文设计的协议能够提高网络的工作效率。

摘要：针对ROV位置和姿态精确定位控制的难题,通过对ROV数学模型的分析,设计了ROV滑模控制器;系统通过模糊推理来自适应降低抖振和逼近未知的非线性函数部分,利用李亚普诺夫稳定性理论证明了该系统的收敛性和稳定性,最后利用Simulink对控制系统进行了仿真研究;仿真结果表明:该控制器能够保证轨迹跟踪误差的快速收敛性,及对外界干扰的鲁棒性,初始误差3s收敛到零,验证了理论分析的正确性和有效性。