火炮身管温度是造成首发与以后各发射弹之间射击条件差异的重要因素,对弹丸初速的影响起着不可忽略的作用。就身管热散失这一因素对弹丸初速的影响作了定量分析,建立了身管热散失的数学模型,并进行了数值计算;基于拉格朗日假定的内弹道模型,从弹丸初速的解析解出发,通过理论推导,给出了热散失对弹丸初速的敏感系数理论表达式。两种方法所得结果比较一致,得出一些有益的结论,从而为认识冷炮误差的根源提供了一些理论依据,对解决炮兵首发命中、首群覆盖的问题具有积极的理论意义。

喷气反推式低后坐力武器通过从膛内导出部分火药气体经喷管向后喷射实现了大幅度减小后坐冲量的目的。运用准一维准两相流理论建立了其内弹道过程的动力学模型,以14.5mm喷气反推式低后坐力弹道枪为例进行了数值计算,并将计算结果与普通机枪的内弹道过程进行了对比。计算结果表明,在结构参数匹配合理的情况下,14.5mm口径的喷气反推式低后坐力武器能以仅损失6.3%的初速的代价减少40.56%的后坐冲量,这一性能对于增强单兵和轻型作战平台的火力具有重要意义。

论述了利用消声原理降低炮口冲击波超压值的可行性。根据小孔扩散消声器的声压级计算公式,推导出了利用消声原理计算炮口冲击波超压值的数学计算方法。火炮发射时,当弹丸出炮口后,火药气体从膛内排空与小孔喷注类似。通过实例计算了制式炮口制退器和采用消声原理的炮口制退器的炮口冲击波超压值。计算值与实测值对比表明,在两种炮口制退器的效率基本相同的情况下,冲击波超压值可降低40%以上,且该计算方法简便易行。

为了弄清楚多管火箭射程和密集度的分布特征,应用多元正态分布和矩阵分析理论,研究了多管火箭落点样本均值和方差的分布模型和它们相互独立的条件。得出的结论是:样本均值服从正态分布,样本方差由若干个服从卡方分布的随机变量的线性之和组成;样本均值的期望等于各管落点期望的算术平均值,方差为各管方差的算术平均值;样本方差是各管落点总体平均方差的无偏估计,方差与各管落点散布的差异相关;样本均值与方差相互独立的充要条件是:各管落点属于独立同分布样本。

武器装备的维修保障是部队战斗力的关键因素之一。在打击精度高、破坏性大、战场空间广和节奏转换快的信息化战场上,传统的装备维修保障方式已无法满足精确化和实时化要求。针对交互方式落后、可视化程度低和安全性低等现实问题,运用交互式电子技术手册(InteractiveElectronicTechnicalManual,IETM)、嵌入式技术、数据加密/解密技术、数据压缩/解压缩技术和无线网络技术等,建立携带方便、工作时间长,可实时远程交互的陆军装备远程维修保障的管理、传输与综合运用平台,实现标准化、智能化、精确化、远程化和网络化装备维修保障,可提高陆军装备维修保障的信息化水平和效率。

使用电子管放大器的老式高炮在维护保障以及作战性能等诸方面已经不能满足现代战争的需要,用数字化技术改造老式高炮是迅速提升战斗力的必需手段。利用80C196KC计算机对随动系统进行PID调节和控制;利用晶闸管可逆调速回路完成执行电机的快速启动、制动和可逆平稳运转;利用计算机控制击发电路完成危界停射和大误差停射功能。通过试验证明,改造后的随动系统提高了瞄准性能、动态跟踪性能和作战性能,达到了改造的目的。

介绍了运用于某型高炮模拟训练器上的训练评价模型的原理和建立过程。通过分析影响训练成绩各因素的相互关系和重要程度,建立了训练评价的数学模型。该模型运用了多层模糊综合评判的方法,将训练评价分解为3个层级,由下而上分别为:2位炮手各自的跟踪评价和击发评价、炮手的综合评价以及全炮综合评价。下层输出的评价结果作为上层输入的单项因子。该模型可对炮手的训练过程进行比较全面的记录和评价,评价结果较为客观和准确,有助于提高炮手的训练成绩和高炮命中概率。

推导了非敏感CFL数CE/SE方法的计算格式,用来对激波管及脉冲爆震发动机一维内流场进行计算。计算结果表明,此非敏感CFL数CE/SE方法能有效地捕捉爆震波等强间断;当CFL数小于0.1(或远小于1)时,原CE/SE方法计算格式会产生数值震荡导致计算结果失真,而此计算格式仍能够客观真实地反映流场特点。计算结果对CE/SE方法的应用及脉冲爆震发动机内流场的研究具有一定的参考价值。

多路位置控制是大口径自行火炮武器弹药自动装填控制系统的难点之一。控制系统以可编程序控制器为核心,其中多路位置控制大闭环的信号采集、控制由可编程序控制器来完成。各路速度、电流控制小闭环的信号采集、控制算法由部件模块化的通用速度控制器来实现。实验结果表明,由1台可编程序控制器控制实现弹药自动装填系统中多机构、多驱动方式的机构动作的快速定位,是现实可行的。

通过分析某小口径舰炮供弹柔性导引的结构特征及运动特点,建立了柔性导引空间姿态仿真的数学模型,能够确定舰炮在任意射向射角工况下柔性导引各节"导链"的中心位置。根据各节"导链"的中心位置、弹链线速度和弹链与导引之间的摩擦因数等参数能够计算出弹链与柔性导引之间的摩擦力,从而可以计算出任意工况下自动机的负载,计算结果可作为确定自动机设计参数的依据。并对研究小口径舰炮扬供弹自适应技术有一定的指导意义。

传统的机械式发火机作为某型多管火箭炮的点火装置,存在着操作和携带不方便且作战反应时间较长等缺点。数字式电子发火机由单片机控制电路、数字电路、数码管显示电路以及检测与发射电路5部分组成。采用AT89S51单片机作为控制芯片,利用Keil软件编写C语言控制程序,驱动两个数码管模块显示火箭炮发火系统的当前状态,并通过3个74LS154译码器精确控制多管火箭炮的发射与检测工作。该系统采用1套5VTTL直流电源和1套12V稳压直流电源,两者相互独立可以避免干扰。

运用计算机图像拼接技术,提出一种将身管内膛局部表面照片快速无缝拼接的算法。相位相关算法是一种非线性、基于傅里叶变换功率谱的频域相关算法,该方法只取互功率谱中的相位信息,减少了对图像内容的依赖,所获得的相关峰尖锐突出,位移检测范围较大,有很高的匹配精度和很强的抗干扰能力。利用改进的相位相关图像拼接算法对获取的火炮内膛图像进行拼接,最后利用渐入渐出函数加权融合算法消除拼接缝,实现身管内膛图像拼接。实验结果表明,该系统可获得无缝、清晰和完整的火炮身管内膛图像,满足炮膛实时检测需要。

针对再生式液体发射药火炮(RLPG)内弹道过程中非稳态喷雾燃烧流动问题,建立了数学模型,给出了具体的计算方法。由于燃烧室的不规则性,为便于采用有限差分法离散控制方程,采用贴体坐标系统,将燃烧室变换成计算空间内矩形区域。在计算空间内对非稳态控制方程进行离散,采用MacCormack预估校正二步差分格式求解。RLPG存在两个运动边界,推导了活塞和弹底动边界的差分格式,保证边界上物理量的守恒性。计算结果与试验值吻合较好,表明建立的模型与计算方法是可行的。

导气装置结构参数是影响内能源转管武器射速波动的重要因素。为了提高内能源转管自动机运动的平稳性,运用气体动力学和正交优化设计理论,以导气装置结构参数和曲柄连杆机构为优化变量,建立了导气装置优化设计数学模型。经过优化计算可以使内能源转管武器较快达到稳定射速,射速波动和后坐阻力也有较大改善。该方法对研究导气装置的结构参数设计具有较普遍的适用性。

免疫网络具有较强的学习能力和记忆能力,避免了传统专家系统存在的组合爆炸问题,较好地解决了知识获取的瓶颈问题。在分析专家系统和免疫网络单独应用于设备故障诊断的优缺点的基础上,建立了某型航炮射击控制系统基于人工免疫网络的故障诊断专家系统,阐述了故障诊断专家系统的结构、实现方法及主要算法,通过大量收集和整理工作,形成了一个网络学习样本。试验表明,该航炮设计控制系统的故障诊断的推理效率得到了提高,说明了该故障诊断专家系统的可行性。

针对车辆齿轮传动箱这样一个复杂的动力学系统,建立结构在不同点激励和不同点响应的传递特性模型。考虑其内部各种零部件的振动信号经不同的传递路径到达箱体表面并相互叠加在一起的实际情况,提出用基于粒子群优化算法解决故障检测中的传感器优选与测点配置问题的基本方法。通过各测点的测试分析与传递特性参数的优化,不但给出了测点布置的基本优选原则,也证明了基于粒子群优化技术的传感器与测点优化配置是可行的。

针对包络灰预测方法预测精度较低和Verhulst灰色预测模型计算过程复杂的情况,提出了预测装备故障频数的分形方法。在介绍有关分形理论的基础上,针对实际应用中分形维数不恒定的问题,将变维分形的概念引入到装备故障频数预测中。通过分形变换,采用各阶累计和的方法将原始数据变换后可以用分形分布来处理,进而构建变维分形的预测模型。利用建立的模型对装备故障频数进行了预测,实例验证其预测精度达到99.78%。结果表明,该方法对装备故障频数的预测具有一定的借鉴意义。

移动装备底层诊断网络是移动装备远程故障诊断系统的关键和基础部分。对移动装备底层诊断网络的任务要求进行了描述,在此基础上,基于嵌入式技术和现场总线技术对底层诊断网络进行构建。采用双CAN总线为通信网络,确保系统的可扩展性和通信可靠性,设计了典型的通信报文格式。设计了底层诊断网络在线诊断数据流,对典型在线工作模式进行了描述。底层诊断网络的设计实现,为进一步的功能扩展和相关研究提供了一个硬件平台。

针对高炮射击时自动机运动速度快、冲击加速度大和测试环境恶劣等情况,结合浮动参数的测试要求,采用磁致伸缩位移传感器,设计了一种采样精度高、功能多且操作简便的测试系统。系统由硬件和软件组成,硬件采用单片机多CPU控制技术和宏控带锁非易失性数据存储技术,实现了多路位移数据的自动同步采集和自动检测起始零位。软件根据采集的位移数据,利用单调曲线的纵向关联性实现了浮动参数的计算,并根据需要进行参数和曲线的显示、保存或打印。实弹测试试验表明,系统能够满足高炮浮动参数的测试要求。

火炮武器系统的质心位置对战斗稳定性影响显著,在设计过程中要充分考虑质量匹配,总装后一般都要测量武器系统的质心。建立一简易测量船,船体的四周设立仪表测量装置,在船上放置武器系统,通过仪表测量装置读出船体四周的入水深,选择船体的合理位置加配重,调节出船体的横倾或纵倾状态和完全平衡状态,利用水的浮力建立起平衡方程,可解出武器系统质心在船体上的相对位置,从而实现武器系统质心在三维空间中位置的测量。

在分析可靠性、维修性与构成武器系统效能的3个因素之间关系的基础上,结合某型车载榴弹炮系统组成及其基本战术运用方式,依据马尔可夫随机过程理论,建立了该车载炮系统可用度向量、可信度矩阵计算模型,计算了系统的固有能力,从而构建了系统效能分析模型,并按照参数灵敏度分析的一般方法和步骤,借助Matlab软件进行了可靠性、维修性参数对系统效能的影响分析。分析结果表明,该型车载榴弹炮所采用的火控系统和卡车底盘具有较高的可靠性。

用较少的弹药科学评价武器系统射击准确度是多管火箭武器系统定型试验追求的目标。根据概率圆方法和统计原理确定了多管火箭武器系统射击准确度试验组数,研究了准确度评定极大似然方法和Bayes方法,采用Matlab产生随机数,利用研究的方法对产生的随机数据进行计算,通过计算结果比较,找出了在较少试验组数条件下的射击准确度较优评定方法,解决了在较少试验用弹量的条件下对射击准确度进行评定,为多管火箭武器系统定型试验顺利进行提供了技术支撑。

两栖作战武器受到波浪的扰动发生横摇运动时在惯性项、阻尼项、恢复项力矩的作用下与波浪扰动力矩达到平衡,据此建立了两栖作战武器线性横摇动力学方程,进而给出了两栖作战武器横摇运动固有角频率、无因次阻尼衰减系数的表达式等。由于横摇运动直接影响该武器和乘员战斗力发挥,应设法使两栖作战武器的固有横摇角频率与波浪遭遇频率不在共振区。并在此基础上讨论了两栖作战武器增加减摇鳍减摇的原理。

针对舰炮武器保障性评价问题,根据舰炮武器保障性的内涵,运用由Delphi法、层次分析法、灰色关联法和模糊评判法集合而成的DHGF算法,建立了某型舰炮武器的保障系统评价模型,给出了研制阶段舰炮武器保障性定性与定量相结合的评估方法,克服了以往定性评价方法的模糊性和不确定性,能更准确地为舰炮武器的保障性设计提供依据。并以某型舰炮为例,对其保障性进行了评价。计算结果表明,该方法可有效地用于舰炮武器系统的保障性评价。

火炮伺服系统传动链存在传动齿隙,齿隙是影响火炮伺服系统动态性能和稳态精度的重要因素之一。为了减小齿隙对系统性能的不利影响,现代火炮开始采用双电机驱动方案,为采取电消隙方法消除齿隙影响奠定了基础。通过分析双电机驱动的火炮伺服系统的结构和组成,采用机理建模和仿真方法,建立了含齿隙的双电机驱动炮塔的动力学模型,给出了双电机驱动火炮伺服系统的动态结构图;采用Matlab软件对系统进行了仿真,并与实际系统进行比较,结果表明,所建模型能够反映实际系统的基本特性。