为了研究钢纤维混凝土抗侵彻性能，对带装甲钢背板的高强度钢纤维混凝土靶进行12.7 mm 穿甲弹、长杆弹高速撞击侵彻试验。根据背靶侵彻深度试验结果，采用防护系数评估复合靶的抗侵彻性能。采用细观离散元模型Lattice Discrete Particle Model、弹塑性模型和Johnson-Cook屈服准则分别描述钢纤维混凝土、弹体和装甲钢靶的材料力学响应，建立了混凝土侵彻问题的有限元-离散元耦合数值仿真模型。通过对比钢纤维混凝土破坏形态和背靶侵彻深度，验证仿真模型对于钢纤维混凝土侵彻问题的适用性。针对3种代表性侵彻工况，模拟分析复合靶间隙以及钢纤维含量对于侵彻响应的影响。仿真结果表明：相比含间隙的复合靶，无间隙的约束条件能够明显减小背靶侵彻深度；钢纤维含量对于背靶侵彻深度几乎没有影响而对混凝土靶破坏形态有较大影响。进一步仿真分析12.7 mm穿甲弹贯穿钢纤维混凝土靶板响应影响因素，得到：圆柱靶直径大于30倍弹径时， 弹体贯穿出靶速度趋于收敛；随着靶体厚度增小，剩余速度与撞击速度趋近于线性关系。

轨道炮电枢依靠馈入的脉冲大电流来产生电磁力以驱动弹丸运动。选择合适的电枢馈电位置，有利于减小电枢的启动延迟，也能够减少身管长度的冗余设计。研究了电枢馈电位置的选择对电枢启动时电磁推力的影响，理论推导分析并结合有限元/边界元数值模拟的结果表明：改变电枢的馈电位置，随着接入电路的轨道长度的增加，电枢所受电磁推力逐渐趋于饱和；对于方膛口径轨道炮，在4倍口径位置处馈电可使电枢获得99%的推力，而当轨道间距增加后，则需要在距炮尾更远处馈电方可获得绝大部分推力。分析了炮尾汇流装置对电枢馈电位置的影响，得到纵向汇流方式比横向汇流方式更有利于缩短电枢距炮尾的馈电距离。

针对动态条件下电磁轨道炮膛内磁场和电场分布特性研究缺乏的问题，提出一种数值计算方法。基于磁扩散方程和安培定律，利用测得的动态实验数据和炮尾处磁通密度值，通过有限元计算，确定电枢区域和导轨区域的电流密度值；进一步计算得到电枢前端及后端中轴线各考察点磁场和电场分布特性。结果表明：随着与电枢距离的增加，各考察点峰值磁通密度逐渐减小，电枢前端各点衰减速度远大于后端各点；炮口时刻各考察点峰值电场值为膛内发射过程的数倍。提出的方法能够有效计算轨道炮智能炮弹部位感应电场和磁场，计算结果有助于智能炮弹电磁屏蔽设计。

研究多管火箭炮非满管射击密集度试验方法及仿真技术，提出了一种新的减少多管火箭密集度试验用弹量的试验方法。基于虚拟样机的动力学仿真技术和多岛遗传算法(MIGA)理论，建立多管火箭炮发射动力学参数化仿真计算模型，将其集成在多学科优化设计软件ISIGHT框架中，采用MIGA作为优化控制策略，形成了基于等起始扰动偏差思想的多管火箭炮非满管装填射击密集度试验方案。对满管齐射和非满管连续射击方案的起始扰动和射击密集度进行仿真计算。仿真结果表明，两种方案起始扰动相同，系统密集度预测值满足F检验条件，证明提出的非满管装填射击密集度试验方案是完全可行的，形成的非满管连续射击密集度试验方案可减少试验用弹量41.7%.

为了研究大数量光电干扰箔片在高速环境中抛撒后的云团形态分布，以调速小火箭作为高速载体，配合活塞式的箔片抛撒结构，运用子母弹的抛撒方式，进行了不同速度下的抛撒试验。通过抛撒各阶段云团发展状态的高速数字图像记录，清晰反映了箔片出舱、分离、扩散的动态过程。从微观上分析了箔片的运动过程，得出了箔片在高速抛撒过程的分离规律；从宏观上统计分析箔片与云团散布参数，分析了不同速度下箔片散布特征。对比不同载体速度发现，载体速度的增加可明显增大云团的径向分布范围和云团响应速度，但并不能线性增大云团的径向分布范围。

为了给引信安全性和可靠性设计提供准确的外弹道力学环境，应用刚体动力学理论，建立了存在动不平衡角且引信轴线与弹丸旋转轴线不平行的旋转弹丸在外弹道上绕质心运动时引信所受惯性力数学模型，得到了引信零部件因弹丸绕质心运动产生的惯性加速度在轴向、径向和切向分量的计算公式。应用ADAMS软件仿真验证了理论分析的可信性。由受力分析可知，当引信轴向运动零部件质心、弹丸质心与各轴线在同一平面内，且引信轴向运动零部件质心与弹丸惯性主轴的距离最大时，引信轴向惯性力和径向惯性力均比传统计算结果大幅度增加（算例155 mm口径火炮达到数倍）。通过仿真引信轴向运动零部件的运动过程可知，在周期性波动且波动幅度较大的各向惯性力作用下，即使径向惯性力与切向惯性力远远大于轴向惯性力，也不能阻止引信轴向运动零部件在轴向惯性力作用下向前运动。

为研究高速旋转条件下底部排气弹的减阻特性，运用滑移网格技术进行底部排气弹三维流场的数值模拟。研究了不同转速条件下底部排气弹的减阻特性，分析了旋转效应对减阻性能的影响以及一定阻力系数下排气参数与弹丸转速的约束关系。研究结果表明：同一个排气参数下，阻力系数随转速增大而减小；同一个转速下，阻力系数随排气参数的增大呈现先减小、后增大的变化规律；高速旋转使得底部排气弹具有更好的减阻效果；减阻期望一定时，排气参数与弹丸转速呈现此消彼长的关系，对于确定转速的底部排气弹，存在着最优的排气参数。

新型防弹头盔虽能对头部提供良好的保护，但也常引起颅骨骨折与脑损伤。防弹头盔在高速弹体冲击下引起的头部非贯穿性损伤的机理难以理解，目前还缺少相应的参数与测试方法对该类损伤进行有效评估。利用已建立及通过验证的人体头部生物力学模型与防弹头盔有限元模型, 并通过加载手枪弹以386 m/s的速度冲击防弹头盔的仿真研究，获得头盔非贯穿下人体头部的生物力学响应。仿真结果表明，头盔通过背面变形接触头部易引起颅骨骨折与高颅内压力。对比分析了有无衬垫泡沫及6 mm和12 mm泡沫内饰衬垫厚度对头部损伤的影响：有泡沫作用下的颅内压力峰值降低20.6%，头盔的背面变形量减少约10%；6 mm厚衬垫泡沫作用下颅骨出现骨折，12 mm厚衬垫泡沫作用下颅内压力峰值减少50%，头盔的背面变形减少10%.

高聚物粘结炸药（PBX）不同于普通颗粒增强复合材料，其颗粒含量超过85%，组分弹性模量相差3~4个数量级，导致其有效模量的细观力学理论预测出现很大偏差。结合有限元细观模拟，对Mori-Tanaka法、自洽法、微分法3种细观力学方法的预测结果进行了比较分析。结果表明：界限法上下界之间有量级上的差异；当颗粒含量小于10%，颗粒间相互作用较小，不同方法计算的有效模量差异不大；含量大于20%时，颗粒间相互作用增强，3种解析法预测的结果逐渐出现差异，而微分法与有限元结果比较接近；当颗粒含量为94.9%，微分法预测的PBX杨氏模量比实测值高3.7%，Mori-Tanaka法和自洽法结果都有量级上的偏差；对于颗粒含量高、组分性能反差大的复合材料，微分法较合理地计及了颗粒间的相互作用，能较准确地预测其有效模量。

棱镜式激光陀螺处在特殊的双纵模四频振荡状态下，陀螺可以无偏频地检测出地球自转角速度的天向分量，此时闭锁消失，陀螺处于自偏频状态。设计了基于气体密度和折射率控制的棱镜式环形谐振腔模态控制系统，在此基础上搭建自偏频实验平台。实验得出陀螺在自偏频状态下，两纵模的振荡频率位置处在增益曲线两侧，强、弱模式振荡强度之比约为1.4∶1.0等特点。根据激光半经典兰姆理论，建立了激光陀螺双纵模自偏频物理模型，进而推导得出弱模的频率推斥效应是产生自偏频效应的主要因素。此研究成果将为研制新体制自偏频激光陀螺提供参考。

为了研究是否考虑舱门及舱门不同开启姿态对内埋武器分离特性的影响，利用基于Menter剪应力输运k-ω湍流模型的分离涡模拟方法，结合6自由度刚体动力学方程和重叠网格技术，对超声速来流条件下某一简化内埋弹舱-舱门-弹体模型的三维流场进行了非定常计算，得到了不同条件下的弹体下落轨迹。结果表明：超声速来流条件下，流场中存在激波相交、激波剪切层反射等复杂流动现象，考虑舱门影响会使流场波系结构发生变化，弹体下落轨迹随之改变；弹体抬头角由0.5°增加到6.5°，弹体右偏航角由0.3°增加到2.5°，下落后期弹体下落速度增速减缓；舱门不同开启姿态对弹体竖直方向位移及俯仰运动影响较小，但会对弹体偏航产生较大影响；尽可能使舱门远离弹体可以有效地降低舱门对弹体偏航的影响，减小偏航角度，提高武器分离品质。

通过有限元软件Autodyn模拟了梯度波纹夹层板在空中爆炸载荷下的动态响应，分析了芯层排列顺序对其响应模式和抗爆性能的影响；在此基础上，选择抗爆性能最优的芯层组合填充聚氯乙烯泡沫，研究了填充方式对其抗爆性能的影响；分析了夹层结构的吸能特性。结果表明：芯层壁板厚度从迎爆面到背爆面逐渐减小的组合具有最优的抗爆性能，且只在第一层填充泡沫的梯度波纹夹层板的下面板变形最小；从迎爆面到背爆面单层填充时，聚氯乙烯泡沫的吸能不断下降；随着填充层数增加，下面板变形以及聚氯乙烯泡沫和下面板的吸能逐渐增大。

针对多特征压缩感知算法中，要求信号稀疏表示的基是一个正交矩阵的问题，提出了提取红外与可见光的多特征目标构造冗余字典子空间下的稀疏表示，分析了压缩感知算法中感知矩阵的选择和稀疏信号的重构。根据对信号稀疏表示的重构，提出粒子滤波框架下基于冗余字典的多特征压缩感知跟踪方法，能够自动检测复杂场景中出现的动态目标。实验结果表明，与其他经典算法相比，该算法在光照变化、相似外形的干扰目标遮挡等复杂场景中具有更好的鲁棒性及实时性。

针对利用光学探测设备对海底目标探测与搜索的使命，自治水下机器人（AUV）需具备更精确的航行控制性能，为此提出一种不依赖模型的改进型PID控制算法，通过对增设的左右水平推进器进行控制，以实现AUV低速时水平面的精确航行。将整个控制器分为两层：内层为偏航距离PID控制器，将输出量转化为所需偏转角；外层为航向PID控制器，将内层计算结果转化为航向偏差，对其进行PID计算，输出为偏转所需推力和推力矩值。通过对设定探测路线进行路径跟随，以反映水平面航行控制精度。通过湖上试验，得出精确的路径跟随航迹，实现了航向角偏差均值为0.09°、航向距离偏差均方差为0.29 m的航行稳定控制，验证了该控制方法的可行性。

在自主水下航行器 (AUV) 水下回收过程中，螺旋桨的推力特性对AUV的稳定性控制及安全性能等影响非常明显。主要基于计算流体力学方法，采用多块混合网格技术结合RNG k-ε湍流模型，对AUV在不同回收工况下的螺旋桨推力特性展开数值模拟。建立AUV及螺旋桨的三维几何模型；基于多块混合网格方法对计算域进行空间离散，同时采用动网格技术实现螺旋桨与回收管的相对运动及自身旋转运动；利用有限体积法展开数值计算。基于计算数据与试验数据的对比及数值无关性测试，表明所使用的多块混合网格方法能够对AUV回收过程螺旋桨推力特性进行准确计算，为AUV水下回收过程的控制及安全性能评估能够提供理论参考。

为了解决在多通道瞬态信号测试领域，传统测试系统长时间高采样率测试产生的冗余数据对系统存储和传输带来的压力，提出了一种自适应变频算法。该算法采用与传统测试相同的采样率获取原始数据并以时间分段，依据每段信号的频域特征确定瞬态信号发生时刻和持续时间，对非瞬态信号进行二次采样，达到在完整保留瞬态信息的前提下减少冗余数据的目的。在实际爆炸冲击波场测试中进行验证，经过算法处理后数据压缩比大于33，同时保证瞬态信号持续期间数据完整，非瞬态信号持续期间最大误差小于0.5FS. 试验结果表明，该算法可有效减少瞬态测试过程中的冗余数据。

针对现有装备重要度评估方法，考虑装备体系结构关系单一的问题，设计一种基于多维关系复杂网络的装备重要度评估方法。全面考虑装备之间的指挥控制关系、空间关系和协同关系，建立基于复杂网络的装备体系结构模型，在充分分析不同关系网络特征的基础上，选取合适的特征参数，构建节点重要度评估指标。综合考虑节点结构重要度和属性重要度，采用改进层次分析法进行节点重要度综合评估。通过一个具体算例，验证了该方法的合理性和有效性。

备件是作战单元的重要保障物资，能够使故障设备迅速恢复战斗力并投入作战使用。提出一种基于等效寿命转换的冗余系统备件需求计算方法，根据可修备件控制理论，以任务成功概率为目标函数，建立了基于多阶段任务的携行备件动态配置模型，通过引入拉格朗日约束因子，提出了多约束条件下的备件方案优化方法。通过算例，对结果进行了分析，计算得到的携行备件方案能够满足所有约束条件，并且与ExtendSim仿真结果之间的偏差小于3%，验证了该模型的正确性，为面向任务的携行备件优化提供了一种解决思路。

为了更好地满足部队维修器材需求，优化需求数量超过供应中心库存数的多品种维修器材分配整合供应问题，建立了保障重点、兼顾公平、效用最大的多目标优化模型。提出了采用灰色关联度方法对多目标进行处理，将多目标转化为单目标问题，并将之内嵌到改进遗传算法中。实例验证表明，该算法最优适应度值及平均适应度值可分别降低31.538 5%和37.371 1%，验证了该模型能有效减少器材分配失衡，提高器材供应效率。

车辆综合电子信息系统（简称车电）是坦克装甲车辆平台信息化的基础和核心，直接影响坦克装甲车辆信息化水平和战术性能。由于对其兼具信息化总体和车电功能系统双重角色的内涵认识不清晰，车电发展受到一定制约。阐明了车电系统本质内涵，得出“坦克装甲车辆综合电子信息系统的关键在于综合”的结论，并通过梳理、分析车电技术的发展进程，凝炼了传感综合、显控综合、席位综合、处理综合与信息综合等重点，提出车电系统的关键技术、总体设计流程及仿真建模方法，为坦克装甲车辆综合电子信息系统发展提供借鉴。

智能汽车在提高行驶安全性和减少交通事故方面有很大的优势，已成为世界范围内的研究热点。综述了智能汽车横向控制的国内外发展历程与研究现状；介绍了车辆横向动力学和轮胎力学的研究历程和模型；阐述了智能汽车横向控制理论和方法以及自动转向执行机构的设计；给出智能汽车横向控制研究的重点和发展趋势。通过分析认为，系统非线性、不确定性和时变特性的智能汽车横向动力学建模和横向控制器设计，特别是高速时的横向控制，以及智能车辆感知决策系统与车辆本身系统的一体化设计，将是今后研究的重点。

认知行为的有效性建模是装甲车辆乘员信息处理作业状态研究的关键技术，对提高人机系统的作战效能具有重要意义。针对乘员作业类型由体力操纵作业向信息处理作业转变的基本趋势，对信息处理作业操作元进行了系统分析；通过多资源理论提取了乘员信息处理作业认知行为要素，基于任务-网络建模技术构建了认知行为模型，提出了主客观结合的模型验证流程，并面向任务对模型进行了实例验证。结果表明，该模型能够清晰地描述乘员信息处理作业的认知过程，准确地预测乘员作业绩效，具有较好的预测精度和可重用性，是一种有效可行的信息处理作业认知行为模型。

为了研究高超声速目标及其流场对目标探测和识别的影响，在弹道靶设备上开展了球模型光辐射和电磁散射特性测量。由二级轻气炮发射模型，模型为15 mm的球，材料为Al₂O₃， 速度范围4.2Symbol~A@6.1 km/s，靶室压力范围2.0Symbol~A@15.4 kPa，光电倍增管探测器分别测量中心波长为254 nm、 365 nm、430 nm的紫外辐射强度和可见光辐射强度，红外InSb探测器分别测量波长为3Symbol~A@5 μm、 8Symbol~A@12 μm的红外辐射强度，X波段单站雷达系统测量在视角为40°的全目标雷达散射截面积（RCS）。实验结果表明：在给定的实验条件下，模型及流场的光辐射强度和电磁散射特性强烈依赖于模型飞行速度和实验压力；模型及流场紫外辐射、可见光辐射主要为头部激波帽辐射，尾迹基本没有紫外辐射、可见光辐射；模型及流场红外辐射主要集中在模型头部区域，尾迹在3Symbol~A@5 μm波段红外辐射明显且持续时间较长，尾迹在8Symbol~A@12 μm波段辐射不明显；在模型飞行速度较低时，模型及流场的电磁散射能量主要集中在有绕流的模型区域；当模型飞行速度较高时，模型及流场电磁散射能量分布在有绕流的模型区域和尾迹区域；在一定的实验条件下，模型尾迹总目标RCS比等离子鞘套包覆的模型目标RCS大约1个数量级。

进行二维超声挤压加工正交试验，研究静压力、挤压速度和进给量等工艺参数及其交互作用对7075铝合金表面质量的影响，并寻求最优工艺参数。通过极差分析和方差分析，确定工艺参数及其交互作用对表面粗糙度和表层硬度的影响主次顺序和影响显著性；基于数据驱动，采用回归分析方法构建表面粗糙度和表层硬度预测模型；基于响应曲面法，分析交互作用对表面粗糙度和表层硬度的影响；利用有约束多目标规划模型，确定最优工艺参数。研究发现：经过二维超声挤压加工后，7075铝合金试件表面粗糙度值明显降低，而表层硬度大幅度提高；表面粗糙度主要取决于挤压速度和进给量的交互作用，而表层硬度主要取决于静压力、挤压速度，以及挤压速度和进给量、静压力和挤压速度的交互作用。基于预测模型获得的表面粗糙度和表层硬度与实测结果基本吻合；基于最小表面粗糙度值和最高表层硬度值目标下的最优工艺参数也与试验结果较为吻合。研究结果表明，工艺参数之间的交互作用对表面质量的影响是不可忽略的，所构建的表面粗糙度模型和表层硬度模型是有效的。

随着轴承空间限制和高承载能力的目标要求，对传统负游隙对称型（初始接触角α₀₁=α₀₂=45°）双排四点接触球转盘轴承进行改进，提出负游隙非对称型接触角设计（α₀₁为35°～60°，α₀₂为90°－α₀₁），并基于赫兹接触理论和滚动轴承设计方法建立负游隙非对称双排四点接触轴承的力学模型。结果表明：随着单向载荷轴向力F_a、径向力F_r和倾覆力矩M增加，主刚度在开始阶段基本呈下降趋势，随着单向载荷的增加非线性上升，负游隙的影响使得轴承的刚度变化曲线存在一个临界拐点；初始阶段随着轴向负游隙量的增加，轴承的初始预紧刚度都得到明显提高，但随着载荷的增加负游隙对轴承刚度的影响逐渐减弱，最终基本趋于一致；单向载荷条件下，当轴向负游隙为-0.03 mm和非对称接触角取α₀₁=55°，α₀₂=35°时，其综合轴承刚度最好；综合外载工况下，负游隙取-0.03 mm和非对称接触角取α₀₁=60°，α₀₂=30°或α₀₁=35°，α₀₂=55°时轴承综合刚性最佳。从提高轴承综合刚性角度考虑，非对称接触角设计和负游隙都可以起到明显效果。