影响火炮地面密集度的因素有初速散布、射角散布、弹道系数散布、偏流散布、纵风和横风散布。运用密集度计算公式,计算弹道系数C等于0.4、射角θ0等于45°时地面密集度随初速的变化;弹道系数C等于0.4、初速v0等于800m·s-1时地面密集度随射角的变化。运用求误差比重的方法计算初速散布、射角散布、弹道系数散布、偏流散布、纵风散布和横风散布等占地面密集度的比重。根据计算结果分析地面密集度随射角和初速的变化规律,以及各因素占密集度的比重随射角和初速的变化规律,计算不同密集度下的首发命中概率。

在分析了高炮弹药引信发展趋势的基础上,提出了身管炮膛内有线装定引信系统的概念。对其关键技术,特别是炸点控制精度方法进行了讨论。电底火及其击发装置在小口径自动炮和坦克炮上应用较广泛。设想在药筒内部设置一个导线连接的电底火与弹丸引信,火控装置通过电击发装置向引信传递能源和信息,用电子学方法区分引信工作信号与底火击发信号。引信体积减小,数据传输可靠性提高。引信上有地磁传感器,引信单片机测量弹丸角速度得到初速,自行修正起爆时间,从而实现弹丸炸点的精确控制。

为探寻电磁炮运动参数的变化规律,对等离子电枢运动过程进行了理论分析,建立了电枢速度和电流之间的数学模型。模型中考虑了电枢运动中所受的主要阻力,包括等离子体的粘滞阻力和惰性阻力。另外,通过多次的仿真数据与实验结果比较,选取了能够较好地符合实际电枢运动过程的弧压数据。建立的仿真模型应用于实际系统进行预测,预测结果与试验结果相吻合。

以使用VisualC++模拟排队论模型为例,介绍了实现防空武器系统效能仿真的方法,并生成了效能指标查询表。所制作的软件对经典排队模型具有较高的仿真性,为计算防空武器的效能提供了一个可行工具。详细阐述了排队论模型在防空作战问题研究中的构造方法和应用原理,分析了实现VisualC++仿真排队论模型的要点,同时分析了模型中变量的取值范围与意义,对解决效能仿真问题具有借鉴价值。

对直升机航炮系统射击误差源进行了分析。根据直升机飞行特点建立直升机航迹简化模型,根据直升机对地攻击特点建立相关数学模型并编制仿真软件。选取典型航迹进行分析,对直升机对地攻击单发弹命中率进行计算。按系统误差和随机误差均方差的指标要求进行计算,得出在火控随机误差均方差基本确定的情况下,系统误差及火力误差均方差的变化对直升机航炮系统单发射击命中率影响的关系图。该方法可为直升机航炮系统设计研究提供参考和理论支持。

介绍了由模糊聚类分析和Excel相结合的火炮射击精度分析方法。以某炮连9门火炮为研究对象,以其试验射击中的炸点偏差为样本指标,按照模糊聚类分析步骤,首先采用打分法对样本数据进行了标准处理,然后利用Excel工作表分别求出了样本数据的模糊相似矩阵和模糊等价矩阵,最后对这9门火炮进行了动态聚类。结果表明:射击精度较高的为2、4和9号炮,次之为5号和6号炮,再次之为1号和7号炮,较差的为3号炮和8号炮。这样就可以根据作战任务性质的不同,对火炮进行适当编组,提高其作战效能。

为了满足抗击反舰导弹的要求,近程反导舰炮武器系统必须大大提高射击精度,闭环校射是提高射击精度的有效途径。为了保证闭环校射的效果,必须获得精确的脱靶量测量值,建立有效的脱靶量预测模型。研究了适合近程反导舰炮武器系统的脱靶量测量方法。从闭环校射角度出发对射击误差进行了分类,利用tf时刻脱靶量将机动误差和外部误差引起的脱靶量进行了分离,利用近程反导舰炮武器的弹道特性,从测量获得的脱靶量中求出tf时刻脱靶量。最后,利用最小二乘滤波建立了脱靶量预测模型并进行了仿真计算。

在电热化学炮工作过程中,伴随着高电压和强电流放电现象,会产生强电磁干扰。特别是电热化学炮工作过程中产生的电位浮动对测试仪器有严重的冲击。为了保证仪器的安全,采用高线性模拟光耦HCNR200组成隔离放大电路,利用光电隔离的原理实现了对膛压测试线路的隔离保护。对该放大电路与压阻式压力传感器组成的测试系统进行了静态标定,结果表明,该系统满足膛压测试的要求,并已成功地应用于等离子点火条件下的密闭爆发器试验,获得了完整的压力-时间曲线。

光电跟踪伺服系统在运行时不可避免地会受到摩擦力、机械谐振等非线性和不确定因素的影响,运用常规PID控制往往不能解决跟踪的快速性和稳定精度之间的矛盾。将模糊自适应PID控制应用于系统控制器设计中,在模糊推理的基础上,根据不同时刻的误差和误差变化率对PID控制器参数进行在线自整定,充分发挥了模糊控制和PID控制在系统动、静态性能上的互补性,而且不需要建立被控对象的精确数学模型。进行了实物仿真和跟踪实验,实验结果表明,该设计方法很好地满足了系统对快速性、平稳性以及稳定精度的要求,有效地增强了系统的鲁棒性。

为提高大口径火炮射速,实现底火自动装填,研制出了大口径火炮底火计数与报警装置,并成功地和火控计算机联机。在火炮发射过程中,火控计算机发出控制指令,底火计数与报警装置对所击发的底火进行信号采集、比较和控制,通过串行通信技术实现了与火控计算机的通信,最终把底火击发信息显示出来,实现了人机交互通信。此研究改善了现代火炮的操控性能。

传统提高自动机供弹机构可靠性的主要方法是依据机构动力学分析和大量实弹射击试验结果,拟定各种改进方案,进行可靠性增长试验。田口方法在供弹机构稳健性设计中的应用,对方案改进和可靠性增长试验提出了新的可依据的方法和手段。针对某自动机在射击过程中出现的供弹不到位等故障,应用田口方法对供弹机运动模型进行稳健性设计,提高了供弹机构的可靠性和抗干扰能力;对结构参数进行了容差分析,提出了参数容差的合理搭配方案。分析证明稳健性设计结果正确反映了供弹机构相关参数的内在联系,符合客观事实;田口方法虽然是一种质量管理方法,但是由于它提供了评判系统抗干扰能力的指标——SN比,因此对供弹机构的参数优化具有很好的指导意义。

以太网/无线局域网测试系统,可以按照不同的测试条件组合建立测试任务集,然后批处理的执行测试任务,根据大规模的测试结果来验证和分析组网方案。通过对TCP协议和UDP协议发送数据时的网络传输速率、发送不同大小数据时网络传输速率、使用TCP和UDP传输数据的丢包率、使用Berkeley套接字和零拷贝套接字对数据传输的影响等多种不同条件进行测试,并对测试结果进行了深入的分析。该测试系统可对各种不同的以太网/无线局域网组网方案进行验证,为武器组网提供参考。

针对火炮发射过程中身管受载的复杂性,以内弹道方程为基础,考虑发射过程中身管受载的实际规律,计及身管的柔性效应,建立描述身管振动响应规律的动力学方程组。采用模态叠加法,以身管的固有振型为模态函数,对动力学方程进行离散,联立内弹道方程进行数值求解,给出了发射过程中身管的频率响应和振动特性分析,为火炮总体性能整合和射击精度分析提供了理论参考。

炮膛烧蚀是长期存在的严重影响火炮身管寿命的问题,身管内膛涂覆耐烧蚀保护层是提高身管抗烧蚀能力,延长身管寿命的最新方法之一。重点研究了身管涂层材料的选取原则、制备技术和工艺,比较了各种制备技术的优缺点,并针对炮膛工况特点,确定了一种较为合理的身管内膛涂层制备工艺,设计出了两种检验身管涂层耐烧蚀性的试验装置。该研究也可为相关领域的研究或试验提供一定的参考借鉴作用。

自动机在机枪设计中占据着核心地位。在分析了某型机枪自动机运动和受力特点的基础上,通过一定的简化,利用Pro/E和ADAMS建立了该机枪自动机的26个刚体的虚拟样机模型。选取枪机框速度和位移为校验指标,将仿真结果与试验结果对比,验证了仿真分析的可信性。通过仿真获得了自动机的动力学特性,并研究了部分结构参数对机枪自动机动力学特性的影响。研究结果证明了将虚拟样机技术引进自动武器研制领域的可行性及优越性,为进一步的仿真及自动机结构优化奠定了基础。

冷贮备系统是工业设计中常用的一种余度技术,但其系统可靠度却难以计算。应用概率论,推导出由N个相同单元组成的理想冷贮备系统可靠度的积分表达式,并在此基础上利用卷积定理、卷积的微分性质及拉普拉斯变换等知识,从理论上推导出一个便于运用的冷贮备系统可靠度的一般公式,为理想冷贮备系统的设计和计算提供依据,有助于解决组成系统元器件的故障密度函数比较复杂时的冷储备系统可靠性问题,这对余度技术的进一步研究具有参考意义。对于等价于理想冷贮备的系统,也可以参考该公式对其可靠性进行研究。

火炮身管珩磨中存在着阴线表面及阳线棱边加工不到的问题,在对火炮射击精度要求越来越高的今天,采用新方法对火炮身管进行精密加工变得越来越迫切。通过分析身管内表面对射击过程的影响后,提出了3种精密加工的方法,分别是强制螺旋流法、高压水射环流法、磁流变液法。设计了相应的实施机构,并分析了加工的原理、材料去除的机理。这些具体的实施身管内表面光整加工的方案可为火炮制造提供参考。

机枪的固有振动特性是影响其射击精度的重要因素之一。采取有限元预分析辅助模态试验方案的制定,建立了基于LMS系统的模态试验系统,对某型机枪进行了模态试验,并与有限元模型计算结果进行了对比,两种方法的结果基本一致。利用机枪结构模态试验分析的结果,计算出机枪结构第一阶固有频率对质量和刚度的灵敏度,对其进行了分析并对结构修改前后枪口点的响应特性进行了仿真计算与分析。结果表明,结构修改后机枪的射向一致性更加合理。

备件是装备使用和维修的重要物质基础,而备件预测则是制定保障计划的核心和关键,它将直接影响后续的筹措、分配、储存和调拨等各项工作。根据维修备件的来源及历史消耗特点,运用简单移动平均法修正历史数据,采用季节指数法预测维修备件消耗量,得出了结果。用GM(1,1)模型预测备件消耗量,验证了季节指数法。通过对两种预测方法的比较,归纳出不同的使用条件,能指导备件预测的进一步研究。

筛选出模型设计所涉及的相关信息,对其进行分类;对部队装备保障的基本业务知识及特点进行了分析;针对器材仓库管理员、维修人员和基层军官确定了系统所要实现的装备管理、维修保障和学习训练功能;运用UML建模语言对系统各个模块及各个阶段的建模进行了描述,完成了从概念级建模、逻辑级建模到物理级建模,并通过UML中各种模型直观地表达了出来,为坦克武器系统信息保障手册数据开发和编程实现提供了良好的基础。

采用新型嵌入式单片机C8051F040为中央处理器的高速数字控制器,以串行CAN总线方式实现同其他单体之间的信息传递,采用片内CAN控制器和片内12位DAC分别输出数字量和模拟量控制信号至速度环作为速度主令信号,以适应不同系统的需求;同时以片内PCA方式输出误差信息,便于系统检测;接口有可扩展性,软件稍作修改即可实现产品升级换代;运行速度快、容量大,能够实现复杂的控制算法,保证伺服系统高的控制精度,强的鲁棒性和实时性。具有JTAG调试和边界扫描功能,可实现在线实时动态调试。

1553B总线广泛应用于多种武器平台上的电子系统中。为了保证系统正常运行,并在调试、互联和检测等过程中,对发生的故障准确定位及排除,对1553B总线系统设计及信号监测是十分必要的。在简单介绍1553B数据总线概况的基础上,主要讨论了利用PCI1553B板卡及支持此板卡的源代码级API函数实现总线系统通信的设计思想和方法,在PC机上实现1553B总线控制器,远程终端和监视器的所有功能,实现信号的收发及监测,并可为整个数据总线系统提供有效测试。实践证明,该设计具有一定通用性,亦可为其他研发周期要求较短的工程提供参考。

根据某型坦克目标自动跟踪系统的总体技术要求,以稳像式坦克火控系统为控制对象,在基于嵌入式VxWorks操作系统下,设计了自动跟踪计算机与坦克火控系统之间的数据通信电路——PCI总线接口板。解决了在VxWorks下由自动跟踪计算机对火控系统的实时控制问题;实现了本地总线与PCI总线之间的数据交换;完成了对目标的跟踪以及数据的输入输出处理;编写了相应的驱动程序。试验证明,该系统已经具备了对单个机动目标的捕获和跟踪能力,并且具有较好的抗干扰能力。

为使平面连杆机构满足运动平稳、传动效率高、结构尺寸小等多重要求,对某高频率工作的四连杆机构与曲柄滑块机构组成的组合机构建立了模型,以杆长比为设计变量,以加速度绝对值的最大值、压力角最大值及连杆长最小为目标函数,应用统一目标法的线性加权和法,对其各杆长度进行了多目标优化设计,得到了最佳机构。并应用Matlab/Simulink软件,对优化后的机构运动特性进行了模拟仿真。仿真结果表明,优化后的机构具有较好的运动特性,可满足各项要求。

根据文献[1]推导出的主滚轮纯滚动的动力学必要条件进行了进一步分析,结合某反圆柱凸轮设计实例进行了计算,将主滚轮简化成厚度为t,密度为ρ,外部半径为R,内孔半径为Rn的圆盘,分别进行了回转体有无角加速度ε1的判断计算。分析结果表明,在ε1=0时,能满足滚轮纯滚动,而当ε1达到32000rad·s-2时,出现了突然而短暂的非滚动状态,并且滚轮正压力近似增大3倍。同时指出适当减小主滚轮厚度t、增大主滚轮内孔半径Rn、减小主滚轮外部半径R均有助于实现纯滚动。此研究成果将对合理设计凸轮机构提供参考。

提出了一种实时的机动目标多模型跟踪算法。该算法包含两个并行的Kalman滤波器,分别为匀速Kalman滤波器和匀加速Kalman滤波器。定义了"滤波运动模型偏离度"作为模型切换的判据,在线实现了两个Kalman滤波器的自动切换,使总输出结果最大程度的符合实际运动模型。通过可调过程噪声的自适应方法,抑制了滤波发散,避免了在模型切换时误差跳变过大。仿真测试结果表明,该算法跟踪精度高,计算量小,因此适合在自行高炮的目标跟踪中使用。

油液分析和振动分析技术是用于自行火炮齿轮箱的两大有效状态监测技术,但在实际监测中,这两种技术是分别应用的,故障诊断结论受试验方法和诊断水平影响很大,容易带来漏报和误报。如果将这两种信息进行信息融合,将极大提高诊断的精度和可靠性。通过建立试验台架采集油液分析数据和振动信号,然后通过提取这两种信息的特征参数,采用D-S证据理论对上述两种信息进行融合,得到更为准确的状态信息。通过试验证实,该故障诊断方法能够有效检测自行火炮齿轮箱故障,有较强的工程应用价值。

对证据推理理论用于故障诊断识别进行了论述和仿真。介绍了证据理论的相关重要概念,给出了一种常用构造基本概率赋值函数的方法以及分类规则的选取。应用D-S证据理论方法对系统进行故障分析,首先要解决的问题是要分析系统识别框架和故障特征向量的构造。以航空电源某故障为例,进行了诊断识别仿真和对比实验,验证了证据推理用于故障诊断的可行性。仿真结果表明,将证据推理方法应用于航空电源状态监测和故障诊断中,可大幅度提高故障诊断的准确性和置信度。

针对目前火炮射击中反后坐装置的参数测试常规方法的一些不足,提出一种利用高速摄影机记录火炮发射状态,运用图像处理技术,采用图像匹配定位的方法,获取火炮发射状态下反后坐装置位移、速度数据,并与反后坐装置计算书的数据进行了比较。结果证明,用该方法所得数据与火炮射击时驻退后坐的运动情况基本一致,符合工程要求。说明基于图像匹配技术的反后坐装置检测技术的可行性,具有非接触、准确度高与灵活性较强等优点。

根据目前炮兵声测系统存在定位精度低且比较笨重等突出问题,提出了一种利用声传感器阵测量时延定位的新系统,以适应作战需求。着重建立了测量时延的五元阵模型,并与传统的四元十字阵模型进行了比较,分析比较了两种模型的定位精度,及采用五元阵定位的精度优势,五元立体阵定向性能优于四元十字阵,克服了四元十字阵由方位角不确定度引起的系统误差。所设计的定位模型定位精度高,满足了定位精度的要求。

阐述了利用光电位置敏感传感器、半导体激光器、高速数据采集卡及计算机系统设计开发弹丸膛内运动姿态测量系统的体系结构和工作原理。研究了基于PSD的能直接在野外靶场试验使用的弹丸膛内运动姿态测量系统技术方案,研制了测量系统样机,并进行了系统的射击试验验证,给出了某火炮的靶场试验处理结果。试验结果表明,该系统具有测量精度高、测量处理速度快、自动化程度高、安装调试简单等优点。

为了解决弹丸落炸点坐标的实时、动态和精确测试,分析和推导了光学交汇法的数学模型。首先根据弹丸着地前某时刻通过两台面阵CCD时分别在各自像片坐标系上所成像的像点坐标,经过坐标系转换得到其大地坐标系下空间坐标,再推导出各自像点和物镜焦点所在的直线方程,由预先给定的两条直线公垂线长度门限值对像点进行取舍判断,计算出这两条直线的近似交点即为该时刻弹丸空间点坐标。从而为模拟弹丸着地前弹道运动轨迹、求解弹丸落炸点坐标建立了基础。经过靶场试验验证,该测试方法更适用于远程和大口径火炮弹丸终端参数的测试。

应用人机工程学原理提出了瞄准系统的人机设计要求,并进行了瞄准系统组成要素的人机设计分析。结合大口径车载火炮,考虑瞄准操作特点、人体姿态、动作关系与活动范围等进行了人机系统布置。以我国士兵生理尺寸为依据,通过选择或变换瞄准手的操作姿势和体位,合理布置了瞄准机和瞄准装置的安装位置、操作尺寸、操作空间和用力方式。经操作实验显示,在有限的空间尺寸下,该布置满足总体设计和人机使用要求,降低了操作的疲劳强度,能够实现瞄准的快速性和准确性;同时为火炮总体和瞄准系统的人机设计提供了依据。

针对目前火控系统精度预测分析与评估方法中存在的不足,提出了一种利用马氏链基本方程进行精度预测分析与评估的新方法。通过分析影响防空武器火控系统精度的各种误差源以及马氏链基本方程的特征,结合火控系统在输出射击诸元时所处的各种状态,得出了火控系统精度预测分析的马氏链解算模型。通过对该模型的计算与分析,得出这个模型中包含一个吸收状态,并且从每个非吸收状态出发,能以正的概率经有限次转移到达某个吸收状态,是一个吸收链模型。能对火控系统的精度进行预测和评估,符合客观规律。

<正>~~