基于三维非定常Euler方程，结合高精度Roe格式以及结构化动网格技术，对弹丸飞离开腔式膛口制退器过程中膛口流场的发展过程进行了数值模拟。根据数值计算结果，讨论了制退器内流场复杂三维瞬态效应的主要特征，与膛口流场的试验阴影照片相吻；根据数值计算结果对开腔式制退器的制退效率进行了计算，其结果与相关试验计算结果相符。文中方法对制退器的总体性能设计具有参考意义。

伞弹系统超音速流场特性直接关系到伞弹在超音速条件下的气动力性能，对流场特性进行分析和研究能够为伞弹设计和使用提供参考依据。通过建立分块结构化计算网格，基于有限体积法和SST湍流模型对飘带伞和平头子弹组成的伞弹系统进行超音速数值模拟，采用数值纹影法显示流场分布。结果表明，伞弹超音速流场结构复杂，包含多种激波形态和流态。通过研究得到：伞弹流场相互耦合，伞使得弹体尾流驻点距离减小；伞弹流场类型可分为开式流动和闭式流动两类，临界点为喉部位置，流场类型对伞的阻力系数影响很大；随着马赫数的增加，弹体头部激波脱体距离以及弹体和伞的尾流驻点距离都不断减小，变化幅度也减小。伞弹系统超音速流场特性直接关系到伞弹在超音速条件下的气动力性能，对流场特性进行分析和研究能够为伞弹设计和使用提供参考依据。通过建立分块结构化计算网格，基于有限体积法和SST湍流模型对飘带伞和平头子弹组成的伞弹系统进行超音速数值模拟，采用数值纹影法显示流场分布。结果表明，伞弹超音速流场结构复杂，包含多种激波形态和流态。通过研究得到：伞弹流场相互耦合，伞使得弹体尾流驻点距离减小；伞弹流场类型可分为开式流动和闭式流动两类，临界点为喉部位置，流场类型对伞的阻力系数影响很大；随着马赫数的增加，弹体头部激波脱体距离以及弹体和伞的尾流驻点距离都不断减小，变化幅度也减小。

为了研究内弹道过程中底排装置的燃烧特性，基于两组不同底排药剂试样装填密度下的密闭爆发器燃烧试验数据，优化计算得到了高压工况下某底排药剂燃速模型为de/dt=8.51×10^－8p^0.579.建立了底排装置膛内燃烧模型与火炮—底部排气弹内弹道零维模型。针对某155 mm底排装置,在理想发射环境下，计算分析表明：膛内底排装置压力与弹底压力之间的压差经历了增大—减小—平衡—增大—减小的过程；底排装置喷口燃气流入与流出量基本趋于平衡；膛内过程底排药剂燃烧量约为8.22 g；底排药剂全面点火燃烧延迟时间引起的弹丸初速变化量不大，最大不超过0.4 m/s，故可忽略不计；底排药剂燃烧量随延迟时间的增加近似呈指数递减趋势。研究结果为分析底部排气弹出膛口瞬间药柱质量偏差引起的射程散布提供基础数据。

引信与战斗部系统仿真是末敏弹系统总体设计中的关键环节。建立了弹目遭遇过程中的弹目运动、子弹摆动和延时估计模型，根据上述模型及弹目三维实体模型，实现了末敏弹波束扫描、目标捕获、起爆延时计算及爆炸成型弹丸战斗部起爆和命中目标过程的可视化仿真，通过仿真对子弹摆动、风等因素对探测器扫描轨迹、捕获概率及爆炸成型弹丸战斗部对目标毁伤概率的影响进行了研究，并给出了不同交会条件下的引信与战斗部配合可视化仿真结果。引信与战斗部系统仿真是末敏弹系统总体设计中的关键环节。建立了弹目遭遇过程中的弹目运动、子弹摆动和延时估计模型，根据上述模型及弹目三维实体模型，实现了末敏弹波束扫描、目标捕获、起爆延时计算及爆炸成型弹丸战斗部起爆和命中目标过程的可视化仿真，通过仿真对子弹摆动、风等因素对探测器扫描轨迹、捕获概率及爆炸成型弹丸战斗部对目标毁伤概率的影响进行了研究，并给出了不同交会条件下的引信与战斗部配合可视化仿真结果。

针对长距离（米级）条件下武器系统对能量和信息高效率、高质量同步传输的要求，为解决目前普遍采用的电磁感应装定方式仅适合短距离（毫米级）传输的问题，基于磁共振理论，提出利用一对处于磁共振强耦合状态的分离线圈实现装定器与弹药引信间的无线能量供给与信息同步装定。通过对所建磁共振无线能量传输系统电路模型的分析，推导出系统共振频率可能存在分叉现象，得到系统固有极值角频率的精确解析解。利用Orcad软件对无线传输系统进行频域和时域内传输特性的仿真分析，发现拾取线圈回路电流随系统工作频率变化十分敏感，共振条件下系统起振时间为微秒级。理论分析和仿真结果表明所提出的能量和信息无线同步传输方案有效可行。针对长距离（米级）条件下武器系统对能量和信息高效率、高质量同步传输的要求，为解决目前普遍采用的电磁感应装定方式仅适合短距离（毫米级）传输的问题，基于磁共振理论，提出利用一对处于磁共振强耦合状态的分离线圈实现装定器与弹药引信间的无线能量供给与信息同步装定。通过对所建磁共振无线能量传输系统电路模型的分析，推导出系统共振频率可能存在分叉现象，得到系统固有极值角频率的精确解析解。利用Orcad软件对无线传输系统进行频域和时域内传输特性的仿真分析，发现拾取线圈回路电流随系统工作频率变化十分敏感，共振条件下系统起振时间为微秒级。理论分析和仿真结果表明所提出的能量和信息无线同步传输方案有效可行。

研究了基于改进B分布的自适应窗长时频分析的理论及其实现方法，利用该方法对伪码体制复合引信信号进行脉冲内特征分析，这些信号具体包括伪码调相信号、伪码调相与正弦调频复合信号、伪码调相与线性调频复合信号。仿真结果表明，在信噪比为3 dB时，利用该种自适应窗长时频分析技术，不但可以提取载频调制的特征信息，而且能够有效提取相位突变位置的特征信息。

研究了Al₂O₃（95%）陶瓷基底的粗糙度对Ni-Cr(80/20)合金薄膜及薄膜换能元性能的影响。利用磁控溅射法在不同粗糙度的基底上制备了Ni-Cr合金薄膜。通过扫描电镜、划痕法、4探 针法对薄膜的微观结构、附着性能、电性能进行了研究。根据D-最优化法测定了基底粗糙度不同的薄膜换能元爆发电压、爆发电流。结果表明：随着基底粗糙度的增大，薄膜颗粒度增大，结构缺陷增多，电阻率增大，Ni-Cr薄膜附着力变大；基底粗糙度不同的样品随着刺激量的增大，爆发时间的差别逐渐缩小，当充电电压达到37 V时其爆发时间均接近20 μs.

为了解决按经典方法评估火工品高可靠性所需样本量太大的问题，提出一种基于信息量等值的火工品可靠性评估方法。该方法利用在低刺激量处试验成功比在高刺激量处试验成功能获得更多可靠性信息量的原理，选择在低刺激量处进行少量样本的试验，使其获得的可靠性信息量与按经典方法试验获得的可靠性信息量等值，实现可靠度为0.999的火工品可靠性评估时所需样本量约为经典方法的1/10. 实际产品大、小样本对比试验结果表明本方法与大样本方法评估结果等效，验证了本方法的正确性和可行性。

基于原子发射光谱双谱线法测温原理，对半导体桥（SCB）等离子体温度进行实时瞬态测定；实验研究了放电脉冲条件下等离子体温度的变化规律及不同脉冲能量对等离子体温度的影响。结果表明：充电电容为22 μF，初始放电电压由21 V增大到63 V，等离子体峰值温度由2 000 K上升至6 200 K；放电电压为39 V，充电电容由6.8 μF改变至100 μF时，等离子体峰值温度在2 200 K～ 3 800 K范围内呈上升趋势；等离子体后期放电开始时，SCB上所消耗的能量在不同放电条件下基本恒定，其等离子体温度值变化不大；从等离子体温度随脉冲能量的变化上看，放电电压的改变对温度的影响要高于充电电容的变化。其结果为进一步研究SCB点火和起爆的机理提供实验依据。

在水溶液中进行增能钝感，制备了改性单基发射药样品。通过显微红外光谱法测定了所得发射药中功能组分的浓度分布。采用密闭爆发器和内弹道实验法，研究了发射药的动、静态燃烧性能。结果发现，硝化甘油浓度沿药粒径向呈抛物线状分布，钝感剂NA聚酯浓度由表及里呈指数规律下降的形式分布。硝化甘油渗透越深，钝感剂由表及里下降越慢，所对应发射药的燃烧渐增性越强，其装药的内弹道性能越好。硝化甘油浓度最大值出现的位置接近弧厚1/2，钝感剂由表及里下降最慢时，所对应发射药的燃烧渐增性最强，其装药的内弹道性能最好。在水溶液中进行增能钝感，制备了改性单基发射药样品。通过显微红外光谱法测定了所得发射药中功能组分的浓度分布。采用密闭爆发器和内弹道实验法，研究了发射药的动、静态燃烧性能。结果发现，硝化甘油浓度沿药粒径向呈抛物线状分布，钝感剂NA聚酯浓度由表及里呈指数规律下降的形式分布。硝化甘油渗透越深，钝感剂由表及里下降越慢，所对应发射药的燃烧渐增性越强，其装药的内弹道性能越好。硝化甘油浓度最大值出现的位置接近弧厚1/2，钝感剂由表及里下降最慢时，所对应发射药的燃烧渐增性最强，其装药的内弹道性能最好。

运用分形几何理论构造可燃药筒孔结构模型，以压汞法(MIP)测试4种配方可燃药筒的孔结构，获得可燃药筒的孔结构基体分维、孔隙分维等数据。分析讨论了可燃药筒孔结构分形的形成机理，并结合力学性能实验，研究孔结构分形维数与力学性能的关系。结果表明:可燃药筒基体分维由组分间隙形成，组分数量与各组分尺寸大小决定了基体分维大小；孔隙分维反映了各组分本身的孔隙结构；孔结构分形维数与可燃药筒材料拉伸强度变化正相关，即分维减小，拉伸强度下降。

针对图像制导目标跟踪系统中应用单一特征跟踪算法，由于特征不稳定而造成的跟踪点漂移，甚至目标丢失等问题，提出多特征联合匹配的目标图像复合跟踪方法。分析了分别单独使用灰度特征或者点特征进行目标跟踪存在的问题；通过归纳常用的目标跟踪算法与特征类型的对应关系，依据经验给出了几种多特征组合方案；以灰度特征和点特征作为多特征联合匹配依据进行方法验证。算法利用两种特征分别获取跟踪点，依据跟踪点邻域与模板之间的相似性度量准则，确定两种方法获得的跟踪点与理想目标点的一致程度，并为其分配权值，联合确定最佳跟踪点，并作为模板更新依据。以某导弹导引头实际飞行视频数据，进行多特征联合匹配跟踪点仿真。通过对比单一方法，算法综合了多种特征的优势，且跟踪点漂移范围满足要求。对进一步改进跟踪轨迹平滑性，以及算法实时性实现进行了探讨。

基于单一类型载流子，讨论了电子倍增CCD（EMCCD）的雪崩倍增原理，并在此基础上使用经典分段电离率模型，结合雪崩倍增积分关系式建立了EMCCD的倍增模型。根据实际器件倍增结构和栅压幅值确定使用Wolff多次碰撞电离理论。通过倍增模型的理论计算与实际器件的倍增曲线比较发现边缘场强度足够大，倍增区足够宽才能引起适当的信号倍增。该模型可以方便地计算单一类型载流子信号通过全固态多级级联电子倍增寄存器后的总增益与倍增栅压的关系曲线。计算结果表明，倍增模型与现有EMCCD器件倍增数据吻合较好。基于单一类型载流子，讨论了电子倍增CCD（EMCCD）的雪崩倍增原理，并在此基础上使用经典分段电离率模型，结合雪崩倍增积分关系式建立了EMCCD的倍增模型。根据实际器件倍增结构和栅压幅值确定使用Wolff多次碰撞电离理论。通过倍增模型的理论计算与实际器件的倍增曲线比较发现边缘场强度足够大，倍增区足够宽才能引起适当的信号倍增。该模型可以方便地计算单一类型载流子信号通过全固态多级级联电子倍增寄存器后的总增益与倍增栅压的关系曲线。计算结果表明，倍增模型与现有EMCCD器件倍增数据吻合较好。

为了研究不同供气方式对以汽油/空气为推进剂的脉冲爆轰火箭发动机（PDRE）爆轰过程和频率的影响，设计加工了切向进气、切向/轴向混合进气和切向/径向/轴向组合进气的3种进气道装置，分别安装在内径为80 mm的爆轰管上进行试验，成功实现了PDRE的多循环工作。研究表明：增加进气孔数量与合理的设置进气方式，可以提高PDRE工作频率和增强爆轰波的强度；采用切向/径向混合进气方式的PDRE既可以提高管内气流速度，又利于可爆混合物空间分布均匀，实现了频率15 Hz的稳定爆轰。研究结果对优化PDRE的整体设计具有参考价值。

应用泡沫金属弹撞击加载的方式研究了固支泡沫铝夹芯拱的塑性动力行为。对夹芯拱的变形与失效模式进行了系统的分类和分析，并考察了发射弹的动量、面板厚度、泡沫芯层厚度及曲率半径对其抗撞击性能的影响。夹芯拱的变形与失效模式可分为3种形式：前面板在作用区域的压入失效和整体的大变形、芯层的压缩失效和剪切失效以及后面板的非线性大变形。研究表明：通过增加面板厚度、芯层厚度或适当增大曲率等措施均能有效控制后面板的挠度，改善多孔金属夹芯拱的抗撞击性。实验结果对多孔金属夹芯结构的优化设计具有一定的参考价值。应用泡沫金属弹撞击加载的方式研究了固支泡沫铝夹芯拱的塑性动力行为。对夹芯拱的变形与失效模式进行了系统的分类和分析，并考察了发射弹的动量、面板厚度、泡沫芯层厚度及曲率半径对其抗撞击性能的影响。夹芯拱的变形与失效模式可分为3种形式：前面板在作用区域的压入失效和整体的大变形、芯层的压缩失效和剪切失效以及后面板的非线性大变形。研究表明：通过增加面板厚度、芯层厚度或适当增大曲率等措施均能有效控制后面板的挠度，改善多孔金属夹芯拱的抗撞击性。实验结果对多孔金属夹芯结构的优化设计具有一定的参考价值。

提出了一种基于反应曲面建模(RSM)的制导弹药允许发射区参数模型设计方法。定义一个n顶点的多边形来表示允许发射区的几何形状，并采用一组二次多项式方程来建立允许发射区的数学模型。设计一组基于6自由度(DOF)模型的仿真实验来产生模型系数的训练数据集和验证数据集。其中，训练数据集对应的实验点采用D-最优设计来产生，模型系数通过对训练数据集的多元回归分析来确定。验证数据集用于验证利用拟合的系数得到的允许发射区是否满足预定的标准，其对应的实验点采用Sobol序列来产生。仿真实例表明，设计的参数模型满足允许发射区解算精度的要求，且可有效降低解算程序的计算复杂度。提出了一种基于反应曲面建模(RSM)的制导弹药允许发射区参数模型设计方法。定义一个n顶点的多边形来表示允许发射区的几何形状，并采用一组二次多项式方程来建立允许发射区的数学模型。设计一组基于6自由度(DOF)模型的仿真实验来产生模型系数的训练数据集和验证数据集。其中，训练数据集对应的实验点采用D-最优设计来产生，模型系数通过对训练数据集的多元回归分析来确定。验证数据集用于验证利用拟合的系数得到的允许发射区是否满足预定的标准，其对应的实验点采用Sobol序列来产生。仿真实例表明，设计的参数模型满足允许发射区解算精度的要求，且可有效降低解算程序的计算复杂度。

针对运载火箭推力矢量伺服控制系统的负载模拟问题，分析了负载的多自由度特性，提出一种负载模拟系统结构并建立了数学模型。仿真结果表明，模拟系统中负载位置输出的动态特性与实际伺服机构负载的动态特性具有一致性。通过原理性实验，在负载的扫频实验中成功体现了负载的多自由度特性。仿真和实验结果证明了此种负载模拟原理的可行性。该负载模拟实验台可以为研制大型运载火箭推力矢量系统的伺服机构提供设计参考依据。

基于冲量理论和振动加工理论，对电镀金刚石线锯锯切过程进行了分析，并对锯切过程中各个阶段的接触状态进行了有限元计算，得出在稳定接触状态下应力沿工件宽度方向分布均匀的结论。结合电镀金刚石锯切实验，采用叠加原理建立了锯切轨迹的数学方程，得到了轨迹计算曲线。通过与实际切割轨迹形貌的对比，计算曲线和实际轨迹曲线之间的误差小于15%，吻合程度较高，为金刚石线锯锯切工艺参数的优化提供了参考依据。基于冲量理论和振动加工理论，对电镀金刚石线锯锯切过程进行了分析，并对锯切过程中各个阶段的接触状态进行了有限元计算，得出在稳定接触状态下应力沿工件宽度方向分布均匀的结论。结合电镀金刚石锯切实验，采用叠加原理建立了锯切轨迹的数学方程，得到了轨迹计算曲线。通过与实际切割轨迹形貌的对比，计算曲线和实际轨迹曲线之间的误差小于15%，吻合程度较高，为金刚石线锯锯切工艺参数的优化提供了参考依据。

针对兼容发射的大口径舰炮弹种单一、射速低、更换弹种速度慢、持续作战能力差的突出问题，提出了时序化设计与随机性调度相结合的系统设计方法。依据该方法建立了系统机构的时间分配模型和系统多工作步时序机构的随机调度模型（制式弹平均供弹速率50发/min），并基于全系统工作时序和弹库系统Markov状态转移矩阵，对弹库系统机构进行了随机性调度下的补弹时序决策控制和全系统机、电和控制一体化性能仿真。仿真结果表明：优化后的系统机构在弹种更换条件下，连续10发的平均供弹速率超过35发/min，系统平均弹种更换工作时间为4.6 s； 通过优化，弹药更换效率提高20%～30%. 该方法为符合连续供、补弹性能要求的系统机构设计提供了参考。

采用100 mm分离式霍普金森压杆(SHPB)实验装置研究了多种聚苯乙烯（EPS）体积掺量的EPS混凝土在不同应变率下的冲击压缩力学性能。分析了应变率效应以及EPS体积掺量对抗压强度及变形的影响。结果表明: EPS混凝土材料呈现出显著的应变率相关性。随着EPS体积掺量的增加，EPS混凝土的动态抗压强度降低，变形能力得到改善。

在角接触球轴承动力学分析基础上，结合轴承保持架的柔体性，采用修正的Craig-Bampton子结构模态综合法建立高速角接触球轴承保持架柔体动力学方程。利用ADAMS系统开发了角接触球轴承刚柔多体动力学分析程序，对高速角接触球轴承保持架动态性能进行了分析；并采用Gupta的角接触球轴承动力学分析结果加以验证。分析结果表明：角接触球轴承引导间隙与兜孔间隙之比、径向载荷与轴向载荷之比过大或过小都不利于保持架转动的平稳性；相对刚体保持架而言，柔体保持架转动更为平稳。在角接触球轴承动力学分析基础上，结合轴承保持架的柔体性，采用修正的Craig-Bampton子结构模态综合法建立高速角接触球轴承保持架柔体动力学方程。利用ADAMS系统开发了角接触球轴承刚柔多体动力学分析程序，对高速角接触球轴承保持架动态性能进行了分析；并采用Gupta的角接触球轴承动力学分析结果加以验证。分析结果表明：角接触球轴承引导间隙与兜孔间隙之比、径向载荷与轴向载荷之比过大或过小都不利于保持架转动的平稳性；相对刚体保持架而言，柔体保持架转动更为平稳。

机械热弱链结构用于异常高温火烧环境下，以可预见的方式先于强链环节（如火工品）发生不可恢复的失效，从而起到预期的安全保护功能。定义弱链先于强链失效为设计有效，系统安全；定义强链先于弱链失效为设计失败，系统安全失效。由于强/弱链环节的失效温度存在一定的分散性，故含弱链设计系统存在安全失效概率。为获得系统的安全失效概率，使用了概率论方法进行不确定性的处理，在计算上，使用了积分法和随机模拟方法。计算实例表明，积分法与随机模拟方法获得的安全性评估结果一致。

为在有限保障经费下提高装备的供应可用度，需要对备件的库存与订购策略进行优化。对随机需求下的可修件和不可修件分别给出了期望缺货数的计算方法，从而获得单个部件可用度和保障费用的计算模型；对于可以分解为多个层级、由多种类型部件构成的装备，给出了其可用度的计算模型；利用边际效应法，分层级将可修件的库存分配、不可修件的订购策略结合在一起进行优化，获得了完整的保障方案，并得出多层级装备的保障费用—效能曲线；给出实例对模型与算法进行了验证。为在有限保障经费下提高装备的供应可用度，需要对备件的库存与订购策略进行优化。对随机需求下的可修件和不可修件分别给出了期望缺货数的计算方法，从而获得单个部件可用度和保障费用的计算模型；对于可以分解为多个层级、由多种类型部件构成的装备，给出了其可用度的计算模型；利用边际效应法，分层级将可修件的库存分配、不可修件的订购策略结合在一起进行优化，获得了完整的保障方案，并得出多层级装备的保障费用—效能曲线；给出实例对模型与算法进行了验证。