多管火箭落点分布是评估其射程和密集度等性能的基础,在深入分析多管火箭武器系统特点的基础上,根据多元正态分布理论,推导了多管火箭落点的分布模型,得到了多管火箭落点分布是中间高两边低的对称分布,但不完全属于正态分布的结论;可以用正态分布近似多管火箭落点的分布,给出了两种正态近似的方法:方差相等法和峰度相等法;研究了非满管密集度试验的方法,首次从数理统计角度证明了非满管替代满管进行密集度试验的可行性,通过模拟仿真和试验数据验证了结论的正确性。

基于Rayleigh-Plesset方程的单一介质可变密度混合模型,建立了水下高速射弹自然空化流动的多相流模型,通过商业软件Fluent自定义函数将边界条件中的来流速度改写为时间函数并嵌入到软件中,分析了射弹在水下高速运动过程中超空泡几何形态的变化规律及其阻力特性,仿真结果表明:超空泡的相对长度、相对直径以及长细比随空化数增加而减小;超空泡的长细比越大,射弹的阻力系数越小;随着射弹速度衰减,射弹总阻力系数增大。

考虑了弹丸爆炸的弹片散飞规律,分别对两种型号的小口径高炮配备3种不同的弹丸在不同的近炸距离和射击距离上采用静爆和动爆两种方式爆炸后覆盖目标的平均破片数进行了仿真计算。同时依据多普勒引信的特点,得出射弹与目标均处于炮目垂直面时,即弹目距离等于脱靶量时,多普勒频率f为零,此时在不考虑射弹存速影响的前提下,该点就应该是弹丸的最佳起爆时机,而要使主破片追随目标运动,必须将起爆时机适当提前。通过计算,确定了3种弹丸的最佳起爆时机。结果表明,小口径高炮采用弹幕反导技术具有高效毁伤巡航导弹的能力。

针对激光陀螺捷联导航系统的特点,从理论上分析了卡尔曼滤波法、解析陀螺罗经法和间接估计法3种捷联导航系统常用初始对准方法的特点。并采用某激光陀螺捷联导航系统的实测数据对3种初始对准算法进行了比较研究。结果表明,3种方法的稳态精度基本一致,这和理论分析是相吻合的。间接估计法由于引入了微分,容易受到传感器噪声的影响,超调量很大,收敛速度很慢。解析陀螺罗经对准和卡尔曼滤波由于采用闭环方案,收敛速度要比间接估计法快,更适合激光陀螺捷联导航系统的初始对准。

目前压制兵器均要求自动定位功能以实现快速和精确瞄准,与用于运动跟踪的随动系统相比较,步进控制本质上是离散定位的,控制简单,因而更易于和适于角位控制。同步电机步进控制研究采用直接电流矢量跟踪控制,开环最优轨线方法,时间最优控制和开环步进-闭环补偿等新方法,研制出了定位驱动一体化实验样机,并以某压制兵器参数构成被控实验对象进行了大惯性永磁同步电机定位系统研究。实验结果表明,同步电机步进控制启动转矩大,精度高,鲁棒性好,力矩/电流比大,可以满足压制兵器的定位控制要求。

目标飞机类型的识别有助于了解战场态势,增强对抗攻击能力。在系统模型的基础上结合实战提出影响目标飞机类型识别的证据,并按照影响程度进行优先权排序;联合数据库,提出证据概率计算的数学表达式;采用深度优化搜索的融合模式,按照D-S证据理论进行融合计算;在传感器管理模块的作用下,对融合结果进行反馈控制;结合实例,对系统进行仿真验证,证明其可靠有效。

为了能够解决非线性非高斯环境中的多目标跟踪问题,提出了一种基于粒子滤波器和联合概率数据关联算法。该算法是在粒子滤波方法的基础上,应用联合概率数据互联的思想计算每个量测值对各个粒子的更新权值,从而获得最终的滤波结果。仿真结果表明,该方法可以同时很好地解决非线性非高斯系统环境下多目标机动性和数据关联问题,具有较好的跟踪性能。

为了解决精密仪器运输减振技术难题,设计了一种减振升降型气液悬挂系统。介绍了气液悬挂系统的基本组成、工作原理和性能特点,并论述了该系统在大型经纬仪专用运输车上应用的实践过程和试验检测方法。工程实践证明所设计的减振升降型气液悬挂缸及其所组成的独立式气液悬挂系统具有良好的减振性能,在大型经纬仪专用运输车上获得了极高的平顺性,提高了车辆对道路的通过性与适应性,同时解决了精密仪器与地基环对接问题。该技术在精密仪器运输、精密仪器机动测试以及卫星集装箱运输领域有着良好的应用前景。

无线遥控特种车辆是危险环境下的无人驾驶车辆,以高精度可控速度为武器验收提供模拟移动目标。选用以可编程序控制器为控制核心,结合现代通信技术构成无线遥控控制系统是一种优选的控制方式。无线遥控特种车辆用2台可编程序控制器和1台可编程序控制终端,通过无线数传电台,实现了专用无线遥控车辆运动状况的遥控控制,特别是遥控控制发动机的转速和液压马达的转速,在功率与扭矩相匹配的情况下,实现车辆运动速度、行程的优化控制。实验证明,该控制方式易操作、可靠性高、抗干扰能力强。

遥控武器站是应对未来中低强度作战的武器系统,一般由炮控系统、枪控系统、伺服系统、观瞄系统、数据传输系统、操控终端和状态检测与显示系统等功能模块组成。数据传输是影响遥控武器站发挥作战效能的重要因素。使用CAN总线取代传统的点点连线,提出了由单片机C8051F040、总线收发器SN65HVD230、屏蔽双绞线、旋转连接器和光耦6N137组成的数据传输系统,并制定了各功能模块标识,编写了F040初始化、报文发送和报文接收的程序代码。

为了使火炮供弹机在高速供弹时能够按照指定的运动规律平稳运动,某型火炮供弹机动力装置采用弹簧和液压相结合的形式,充分利用了弹簧能迅速释放能量和液压良好的缓冲性能。根据动力装置的结构特点和工作特征建立了数学模型,利用VB语言编制了计算程序,通过优化分析得出了动力装置工作时力、位移和速度分别随时间变化的关系曲线。曲线显示的计算结果与实际应用情况一致,表明了该动力装置的动力特性完全可以满足大口径火炮的供弹需求。

根据麦克斯韦方程和热传导方程,建立电磁导轨炮固体电枢二维非稳态计算模型。运用有限差分P-R算法进行耦合求解,定量分析铜、铝块状、U形电枢内部磁感强度和温度分布。数值计算结果表明,在相同时刻,U形电枢比块状电枢的整体温升低,由于U形电枢的外形特点,在转角位置有局部高温出现;同时由于铜铝材料物理性质的差别,铜电枢比铝电枢发生熔融烧蚀的时间推迟。这说明与导轨具有良好接触的U形铜电枢是较好的选择。数值计算结果为固体电枢的结构设计和材料选择提供理论依据。

研制了一种新型的双通道数字正弦机。使用1台正弦机即可以进行火炮的高低和方位联合同步调试。采用TI公司的DSP作为核心处理器,产生16位全角数字量阶跃、等速、正弦和周期等速信号;运用Altera公司MAXII系列的CPLD实现接口扩展、显示驱动、键盘编码和前馈量DAC控制;采用DSC模块进行转换,输出伺服系统所需的自整角机三线模拟电压,实现对后继系统的驱动与控制。这种正弦机体积较小、功能齐备、运行稳定,能代替两台传统的正弦机。系统联调表明,该设备提高了火炮调试的效率,改善了调试效果,达到了设计目标。

基于CAN总线通信方式的分布式测控系统,由上位机控制系统、CAN总线适配器、三轴伺服控制系统、摇摆机构及测试系统组成。采用误差分段控制方法以提高系统控制精度,减小超调量;功率部分采用PWM直流脉宽驱动方式。可以模拟车体横摇、纵摇、航向方向的姿态变化,以及模拟海上的横向、纵向摇摆运动,同时还具有实时测量并显示摇摆工作状态的功能,可以作为各类稳定控制系统的试验工装,提供模拟真实车体或舰船摇摆的试验条件。

以转管武器凸轮曲线槽主滚轮系统为背景,进行了高速反圆柱凸轮机构滚轮动力学分析。首先对凸轮曲线机心组系统进行加速度分解,指出了机心组最大直动加速度对系统驱动力矩的影响。以回转体转角、回转体角速度、回转体角加速度、凸轮曲线压力角为自变量,推导了主滚轮纵动加速度和主滚轮纯滚动角加速度。分别以主滚轮和机心组为研究对象,分析了主滚轮纯滚动的动力学必要条件。此研究成果将对反圆柱凸轮机构的深入研究以及改善转管武器凸轮系统传动条件具有一定的参考价值。

传统的舰炮随动系统故障诊断方法主要依靠单一传感器采集故障信息,其反映的故障特征具有模糊性与不确定性。选用模糊信息融合理论可以有效地克服这一缺点,因此应用于舰炮随动系统的故障诊断是十分必要的。通过选定某弱信号放大电路,建立故障诊断隶属度函数,并运用模糊信息融合原理对实验中得到的数据进行分析,得出了比单一传感器故障诊断更加准确的结果。该方法能有效提高舰炮随动系统的故障诊断精度,亦可应用于其他随动系统的故障诊断中。

将激光面光源铅垂地固定在地面上发射出的光线作为测量基准,基于双CCD技术的火炮偏离角测量方法通过测量激光光斑在高精度CCD传感器上的位置变化,得到火炮身管在水平面的直线位移量,结合倾角传感器测得的火炮身管高低角的变化,通过三角形相似原理得到火炮身管偏离角的解算公式,并利用微分关系进行精度分析,确定测量方案中主要器件的参数指标,并介绍了实际偏离角测量的步骤,最后与圆光栅传感器进行了角度测量的对比,验证了该方案可以实现高精度的偏离角测量。

介绍了姿态测量装置(陀螺平台)的工作原理,着重分析了安装误差对姿态测量精度的影响,通过坐标转换矩阵得到陀螺平台的横摇轴与车体纵摇轴不平行度与测量误差的关系,得出当安装偏差角较小时,对纵摇影响很小可忽略,但对横摇影响较大。该结论对总装总调的要求有实际应用价值。

由于转管武器机心既由凸轮曲线控制做往复直线运动,又随回转组件做旋转运动,所以需要采用存储测试技术进行机心加速度测试。分析了存储测试系统的基本功能,存储测试装置根据转管武器机心结构尺寸进行了微型化设计,将存储测试装置放入改进的模拟机心内,加速度传感器采用一维加速度传感器,在不同模拟射速下,对转管武器机心加速度进行了测试实验。实验结果与转管武器含间隙运动副动力学仿真计算结果进行了对比分析。分析结果为转管武器凸轮曲线的优化设计、机心强度分析以及功耗分析提供了实验依据。

系统效能分析是装备论证研制阶段的重要工作。在分析自行火炮装备系统组成的基础上,依据可靠性、维修性数字仿真和作战模拟理论,建立了基于蒙特卡洛方法的系统动态效能仿真模型,实现了对抗条件下主战装备和保障装备系统的效能综合。并结合作战想定,应用语言编写仿真模型的计算机程序,进行了实例分析,结果验证了模型的可行性和有效性。该模型可为自行火炮装备系统的方案论证、工程研制、作战运用和维修保障等提供科学的决策依据。

空拨弹是弹链式自动机出现频次较多的一种常见故障,为了提高自动机工作的可靠性,必须将空拨弹故障出现的概率降低到许可程度。根据导气式双路供弹机的工作原理,提出了供弹机正常工作应满足的及时性、机构工作可靠性和零件刚强度3个基本要求。根据出现空拨弹故障的统计结果,建立了其故障模式。针对双路供弹机的空拨弹故障特点,采用故障树诊断方法,详细剖析了空拨弹故障的原因,并提出相应的改进措施。经射击试验验证,射弹756发,再未出现空拨弹故障,基本排除了空拨弹故障。

为了对解决具有多目标和多准则评价问题,给出了模糊德尔菲法评价方法。首先将评价的对象层次化,再让专家用语言变量来评价各准则和指标,并将语言变量转化为梯形模糊数。为了保证各位专家评价结果一致性条件,采用德尔菲法来进行调整,达到一致性条件后进行综合性能集总,得到评价结果的模糊数,给出了3种主战坦克的综合性能评价结果。评价结果表明,综合性能最好的主战坦克是M1A1,评价结果与其他评价方法结果相符,说明该方法可以有效地解决这类多目标和多准则评价问题。

电磁发射组件基座的材料特性和结构参数变化会影响拦截弹的受力,进而影响拦截弹的发射速度。通过分析电磁发射组件的工作原理,推导了拦截弹的受力方程。编制了有限元分析程序,开发了能够描述发射组件的三维实体模型和有限元模型,对电磁发射组件进行了电磁场仿真。结果表明,基座为磁性材料的电磁发射组件能够减小磁能损失,增大拦截弹的受力;磁性材料基座的结构参数对拦截弹的受力也有影响,故实用中应依据基座材料的特性,合理选择基座的截面尺寸。

近程防御武器系统是舰艇自卫武器的重要组成部分。近年来,大量小口径速射舰炮武器系统稳步发展并装备各国海军,确立了其作为水面舰艇近程防御武器的重要地位。从射速、弹药及弹炮结合3个方面分析了先进近程反导舰炮武器系统的发展的主要趋势。小口径近程反导舰炮武器系统的主要发展趋势是:进一步提高射速以提高武器系统的命中概率;采用不同毁伤机理的弹药以提高武器系统的毁伤概率;采用弹炮结合防空武器系统以增大防御空域,提高抗饱和攻击能力。