现代防御技术

以智赋能构建现代化空天防御体系

唐明南, 张承龙, 魏然, 王泊涵

2023, 51(5): 1-7. doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2023.05.001

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当前，大国战略竞争态势加剧，“全域联合作战”、“马赛克战”、“分布式防御”等新型作战概念为空天安全对抗带来新的威胁与挑战。以大国战略竞争为背景，分析了现代化空天防御体系的要素齐备性、架构开放性、体系对抗性和能力汇聚性等特征，研究了空天防御体系智能化发展所面临的挑战，给出了空天防御体系智能化发展的重点，提出了未来智能化空天防御体系“运行敏捷化、对抗强健化、管控高效化”的发展愿景，为空天防御体系现代化建设发展提供了新思路。

美国陆基中段防御威胁控制区解析

唐毓燕

2023, 51(5): 8-14. doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2023.05.002

摘要 ( 248 )

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基于美国陆基中段防御系统公开情报信息与性能参数，提出一种弹道导弹防御威胁控制区分析方法，建立美国陆基中段防御威胁控制区分析模型，并对GBI飞行中保持与基地视距通信、有多点IDT充分支持2种情况下美国陆基中段防御的威胁控制区进行了仿真分析，有助于更深入准确地认识美国陆基中段防御能力。

基于PSO算法的反无地基战术激光系统部署方法

屈长虹, 宋钰, 王坤, 崔清勇, 陈蒋洋

2023, 51(5): 15-24. doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2023.05.003

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现代战争中，传统防空系统难以有效且高效费比地杀伤无人机集群目标，地基激光系统已成为要地防御场景下反无人机集群的重要手段。研究地基激光系统部署将有助于充分发挥地基激光系统的作战能力。基于功率密度概念推导了地基激光系统对匀速直线飞行无人机目标的毁伤模型，在此基础上设计了一种评价部署方案优劣的适应度函数，利用粒子群优化算法给出了在不同可部署激光系统规格、数量下，面对不同无人机可能来袭方位、高度、速度下的优化部署方案，并与将全部激光系统部署于要地中心的方案以及随机方案进行了比较，验证了算法给出方案的正确性。

美军高超声速防御体系发展研究

钟忠

2023, 51(5): 25-30. doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2023.05.004

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“大国竞争”战略下，美军从传感器层、指挥控制和拦截武器3方面持续推动高超声速防御体系的发展建设来抵消高超声速武器的装备优势，破解“大国竞争”对手反介入/区域拒止能力。自美国防部确定采取高超防御分层防御战略后，美军充分依托现有弹道导弹防御系统，通过探索运用新兴技术、发展多种拦截方式、积极与盟国合作等举措构建以天基为主、地海基传感器为辅的多平台预警探测体系，实时传输、天地联通的网络化指挥控制系统，以滑翔段拦截和末段拦截为主、多种拦截方式并存的拦截系统，计划在2034年构建战区级高超声速防御能力。

小口径防空高炮弹药发展趋势分析

罗文敏, 齐圣辉, 彭安, 陶涛

2023, 51(5): 31-38. doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2023.05.005

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从空袭目标和作战模式的演变、新型空袭目标的特点、国内外同类弹药研究现状等方面进行分析，提出小口径防空高炮弹药将朝着穿甲弹高效复合毁伤、大穿深能力、弹药“临近式”打击能力、破片战斗部高效毁伤能力、精打能力、高安全性、电磁炮弹药、埋头弹新概念弹药等方向发展，同时对发展中的一些技术关键点进行了分析，为小口径防空高炮弹药论证研究提供了依据，助力信息化作战环境下构建高效小口径防空弹药体系，提升防空高炮作战效能。

高超声速滑翔目标拦截弹方案设计与弹道规划

张祺忻, 邓双厚, 周丽, 朱震浩, 冯国旭

2023, 51(5): 39-49. doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2023.05.006

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针对高超声速滑翔目标的拦截问题，分析了拦截窗口、拦截方式以及毁伤方式等拦截问题，并提出了拦截弹总体方案及弹道规划需求；开展了拦截弹总体方案设计，设计了一种两级助推的拦截弹方案，确定了推进系统、操纵系统的总体基本参数，并完成了拦截弹气动外形设计与质心定位；构建了拦截弹弹道规划的分析方法和工具，根据设计约束开展了针对HTV-2高超声速滑翔目标的拦截弹道规划研究，采用粒子群算法对弹道进行了求解。结果表明：采用空基拦截的方式可达到预期的最大拦截速度，满足拦截弹拦截滑翔武器的速度约束指标；此外开展了该拦截弹拦截概率评估，确定了针对高超声速滑翔目标可采用分层防御的方式从多个拦截站依次拦截。

无人机集群社团网络弹性重构研究

袁国栋, 何明, 韩伟, 禹明刚, 成铭洋

2023, 51(5): 50-58. doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2023.05.007

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无人机集群作战是未来战争的新型作战样式。无人机集群网络弹性重构能力，是评价无人机集群体系作战效能的关键指标。剖析了无人机集群网络弹性重构机理；设计了无人机集群社团网络模型，提升了网络连通性；针对无人机集群遭受恶意攻击网络性能急剧下降的情况，提出了信息网络交互能力最低阈值，并优化了集群网络性能失能阶段的弹性评估方法；最后，通过仿真建模对比分析，不同规模下网络的平均最短路径、信息交互能力、网络聚类系数等参数，在集群网络遭受多种类、多规模的毁伤下进行重构，评估对网络弹性的影响。实验结果表明，建立的模型具备更高的弹性。研究成果可提升无人机集群应对复杂扰动的能力，为无人机集群的多任务规划提供理论指导。

车载惯导大倾角导航姿态误差的理论分析

彭惠, 余胜义, 王盛, 李先慕, 慕德

2023, 51(5): 59-66. doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2023.05.008

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为了分析车载惯导大倾角下的导航姿态误差，提出了大倾角状态下转台方位轴不铅垂度是导航姿态误差的误差源；推导出车载惯导大倾角工作时导航姿态误差与惯导姿态角及转台不铅垂度相关的理论公式，并进行了仿真和实物验证。研究结果表明，大倾角状态下惯导导航输出的方位角误差是转台不铅垂度受方位调制后乘以俯仰角的正切值，橫滚角误差是转台不铅垂度受方位调制后除以俯仰角的余弦值，俯仰角误差是转台不铅垂度受方位调制的结果，与惯导俯仰角大小无关，转台存在不铅垂度时，大俯仰角下导航方位角和横滚角误差明显增大。惯导导航姿态误差呈现360°周期变化的规律且与惯导横滚角大小无关。

一种有视线角约束的模糊变系数变结构制导律

敦晓彪, 张新博, 尹童, 蔡婧竹, 李宏宇, 于成龙, 宿敬亚

2023, 51(5): 67-76. doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2023.05.009

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针对有末端视线角约束下拦截高速机动目标的场景，设计了一种模糊变系数变结构制导律。提出了一种自适应变结构制导律，制导律可以根据弹目距离自适应调整趋近滑模面的速度；用饱和函数代替制导律中的开关项，有效消除了系统抖振。仿真表明，拦截高速非机动和高速机动目标，提出的变结构制导律均可以满足视线角约束和脱靶量要求，但需用过载较大。为解决需用过载较大的问题，引入模糊控制方法，设计模糊控制器对变结构制导律中的导引系数进行优化，得到了一种模糊变系数变结构制导律，可以满足视线角约束且有效抑制了系统的需用过载。

基于多目标优化算法的多弹道轨迹规划及仿真

张耀华, 徐亚宁, 高少杰, 张鹏, 刘仁体, 石晓龙, 杨曦

2023, 51(5): 77-85. doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2023.05.010

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多弹协同是导弹武器的热点研究方向，具有很高的研究价值，而如何规划多个导弹的飞行弹道，则是其中的重要研究内容。以助推滑翔导弹滑翔段弹道为研究对象，以规划多条优质弹道轨迹为目的，提出了一种基于MOEA/D（multi-objective evolutionary algorithm based on decomposition）算法的多弹道轨迹仿真实现方法。选取射程最大和末速最大作为目标函数，进行滑翔段弹道规划，同时，为降低初始种群对多目标优化问题的影响，借助伪谱法为多目标优化算法提供高质量初始种群。经仿真验证，该方法可得到多条具备射程最优和末速最优的导弹飞行弹道。

基于斜投影滤波的高精度同时极化测量方法

顾新杨, 张道明, 张勇, 杨健

2023, 51(5): 86-92. doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2023.05.011

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高精度的雷达目标同时极化测量方法对于发射波形的正交性要求较高，然而实际应用中，发射同时满足时宽、带宽以及高正交性要求的精密极化测量波形往往非常困难。提出了一种基于斜投影滤波的高精度同时极化测量方法，利用斜投影算法中两线性子空间可以不相互正交的特点，能够在非理想正交波形的实际情形下，实现高精度的目标极化测量。仿真结果表明，相较于传统的匹配滤波同时极化测量方法，该方法可以大幅降低目标极化参量的幅度和相位测量误差，极大提高同时极化测量精度。

改进AHM-TOPSIS的智能化雷达信息处理性能评估方法

施端阳, 林强, 胡冰, 陈佳君

2023, 51(5): 93-103. doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2023.05.012

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针对智能化雷达信息处理性能评估需求，从雷达信息处理包含的目标检测、目标识别和剩余杂波抑制3种技术着手，构建了智能化雷达信息处理性能评估指标体系。使用评分标度替代比例标度对属性层次模型进行改进，通过改进后的属性层次模型对指标体系进行赋权。在评估模型中引入灰色关联分析法，使用灰色关联系数替代欧式距离，利用改进的逼近理想解排序法对不同方案的智能化雷达性能进行排序，筛选出最优的智能化雷达技术方案。通过智能化雷达的工作数据验证了该方法的有效性。

基于健康管理的武器装备综合保障设计方法

戚艳君, 王玉峰, 李睿

2023, 51(5): 104-109. doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2023.05.013

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以精确保障为目标，提出了基于健康管理的武器装备综合保障设计理念，梳理分析了武器装备精确保障与健康管理的关系。按照目前开展的武器装备综合保障设计工作，归纳总结出传统综合保障设计过程，并提出了其在精确保障需求背景下的不足，最终提出了基于健康管理的综合保障设计方法，确定了基于健康管理的综合保障设计流程，并对传统设计过程与基于健康管理的设计过程进行了对比，为后续武器装备综合保障设计工作提供支撑。

武器发射装置长期贮存中的蠕变研究

任烨波, 杨哩娜, 严松

2023, 51(5): 110-117. doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2023.05.014

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武器发射装置在长期贮存过程中，随时间推移会出现蠕变现象。为研究其对武器发射的影响，基于有限元方法对武器长期贮存及其发射过程进行了仿真，研究了发射倾角与贮存时间对发射装置中的蠕变及贮存后武器发射过程的影响。研究结果表明：发射装置在贮存过程中经过约1年时间结束瞬态蠕变阶段，进入稳态蠕变阶段，武器受底部承载装置蠕变的影响发生偏转，且偏转量与发射倾角和贮存时间成正相关；经过长期贮存后进行发射的武器偏离了初始发射轴线，贮存过程中蠕变对发射装置结构和武器发射过程产生的影响不可忽略。

热电池激活过程倒灌电流影响因素研究

盛德卫, 王臻, 王龙启, 马晓东

2023, 51(5): 118-125. doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2023.05.015

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热电池因具有能量密度高、使用温度范围宽、耐瞬间大脉冲能力强、激活时间短、储存寿命长等优点被广泛用于各种战术武器中。热电池输出端作为与导弹对接的电气接口，其激活过程中倒灌电流的大小将直接影响弹上电子设备工作的可靠性。为了解热电池激活过程中倒灌电流变化规律，对其影响因素进行了研究。通过研究表明，倒灌电流大小与电池堆并联数量、引燃条燃速、加热片燃速、极片面积大小、电解质熔融速度、电池堆单体电池串联数量、电发火头激活方式、线阻大小及弹上负载功率大小有关。该结论为导弹电气系统的安全、可靠供电电路设计提供了有力支撑。

基于环形燃烧室结构的燃气发生器设计与仿真

赵芳, 史煜, 王海锋, 任泽斌, 李先锋, 罗智锋

2023, 51(5): 126-133. doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2023.05.016

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为有效解决高能化学激光器压力恢复系统无法实现小型化及机动性能等问题，提出了以高温气源替代常温空气作为引射气源的方案，并设计了一种基于航空发动机环形燃烧室结构的空气/酒精燃气发生器。采用CFD计算软件开展了燃气发生器的流场仿真计算，获取了燃气发生器冷态及燃烧工况下的速度、压力与温度场，并将部分仿真计算结果与理论计算及试验值进行了对比。研究表明：燃气发生器设计合理，扩压器及二股腔道转接处无气流分离，帽罩处无溢流现象；主燃区回流区明显，且尺度适中，有利于组织燃烧，并有效指导了高能电火装置的位置布局；空气流量配比合理，主燃孔及掺混孔的射流深度满足燃烧及掺混要求；燃烧室总压恢复系数达到96.7%，燃烧效率实现98.4%，实现了高效燃烧；此外，相同工况下的理论计算值及试验结果验证了数值计算方法的合理可行性。

G45钢破片对中大口径弹体侵彻仿真分析

刘国亮, 沈永福, 胡杰, 曹鹏

2023, 51(5): 134-141. doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2023.05.017

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为了研究不同质量G45钢破片对中大口径弹药壳体侵彻效应，利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA建立破片侵彻壳体模型。将弹药壳体通过等效公式换为Q235钢板，开展了在不同速度下，不同质量G45钢破片侵彻等效靶板Q235钢数值模拟仿真。仿真分析结果表明：相同质量下，G45钢破片撞击靶板侵彻深度与侵彻直径随着速度增加呈现递增趋势；得到了4.7 g，9.8 g小质量G45钢破片在800～1 800 m/s速度范围内无法有效穿透中大口径弹体等效靶的结论；19.5 g G45钢破片侵彻20 mm的中大口径弹体等效靶的极限穿透速度范围在1 200～1 400 m/s之间。

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