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硬目标侵彻引信半实物仿真技术研究

张志安  
【摘要】: 以侵彻引信综合性能评估系统为应用背景,对硬目标侵彻引信半实物仿真关键技术进行了研究,建立一个集侵彻过程仿真、半实物仿真及试验数据处理等多维信息处理于一体的硬目标侵彻引信半实物仿真平台。 首先对地下掩体及指挥中心、机库及武器库、机场跑道、水面舰艇目标过载特性进行了分析。按目标的软硬程度和结构两个标准对硬目标进行二元分类。以机场跑道为例,进行目标易损性分析,得出三个目标毁伤等级的关键控制量是修复时间,并对机场跑道目标易损性进行了试验验证。结果表明,由配用可编程电子时间引信的侵彻子弹毁伤效果满足跑道未受损面积设计要求。 分析了侵彻过载的影响因素。由于实际的有效侵彻过载曲线较少,无法用统计法分析,本文采用量纲分析方法,基于侵彻深度经验公式,推导出了与侵彻过载相关的无量纲表达式,结合典型目标介质特性,得出影响侵彻过载的主要因素,即目标介质特性、着速和着角等,并通过终点弹道计算和数值模拟对侵彻过载的主要影响因素进行了分析。 建立了弹靶系统有限元模型。以目标介质特性、着速和着角三个主要因素为仿真模型的输入参量,利用侵彻过载实验曲线,选择弹靶系统本构关系模型及状态方程,在ANSYS/LS-DYNA3D数值仿真软件平台上,进行了弹丸侵彻机场跑道目标面层与基层的数值仿真实验,采用参数校正的方法对计算模型进行校正,调整和优化计算模型的有关参数,最终得到与试验相吻合的仿真结果,并对修正计算模型的有效性进行了确认和验证。 确定了半实物仿真系统的总体方案和实现方法,设计了硬目标侵彻引信半实物仿真系统的高速数据信号模拟器,包括PCI总线接口、核心控制模块及硬件系统驱动程序三部分。选择PCI9054为PCI总线接口,解决了数据传输过程中本地总线速率与PCI总线速率相互匹配的问题,并实现了数据的大量突发传输。设计FPGA核心控制模块,实现半实物仿真系统的逻辑控制,同时利用FPGA内部的嵌入式阵列块(EAB)来实现外扩FIFO的功能,用于存储由PCI总线传输过来的过载数据,并在D/A转换期间起到数据缓存的作用。 最后采用小波分析的方法,通过分解实测过载信号中不同频段的信号成分,提取出弹体振动信号,将其加载到仿真过载信号中,为仿真系统提供仿真信号源。


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