通过对某火炮机械自紧残余应力进行分析以及对射击时身管宏观受力进行计算,结合大型摸底及身管解剖试验,综合分析表明:该火炮身管内表面出现早期横纹本质与其他火炮没有区别,只是该身管内表面浅层轴向残余拉应力的存在有可能促进了横纹的过早出现。在身管内表面存在初始裂纹前提下,通过进一步对身管疲劳寿命的理论估计,即便不考虑残余应力对身管疲劳寿命的贡献,在设计给定参数条件下,理论估计的身管疲劳寿命仍高于火炮设计的弹道寿命,估计裂纹安全深度不大于6.78mm。

燃气热因素和燃气动力作用是造成火炮身管内膛烧蚀直径扩大的主要因素。在弹丸发射过程中存在着高温、高压、高速的火药燃气,使得身管内壁表面不断形成熔化层,溶化层在高速气流的作用下被带走,从而使得身管径向不断扩大。基于这样的假设提出了一种新的预测身管烧蚀寿命的方法。通过利用内弹道学和热传导理论给出了计算熔化层厚度的积分方程、内膛传热的边界条件和液固界面的温度梯度积分方程,并给出了方程的一般计算方法。最后应用半无限大物体假设给出了熔化层厚度的一种近似计算公式。

通过对防空武器系统射击过程的分析,构建了射击过程流程图。应用MonteCarlo法对防空武器系统射击目标流的过程进行仿真,推导出了状态递推模型,提供了模拟生成均匀随机数的方法,并给出了用于射击过程仿真的模拟函数。同时使用MonteCarlo法和经典排队模型解决射击效能评估问题,展示了部分仿真结果,并对结果进行了对比。通过误差分析,验证了MonteCarlo法在解决防空武器系统射击效能问题中具有的高仿真度。

针对伺服系统的特点,及其所受到外部干扰和参数摄动等不确定性的影响,研究了一种鲁棒最优控制方法。该方法通过对传统控制结构的改进,利用二次型最优控制理论设计最优控制器,实现对目标的跟踪;利用鲁棒控制理论设计鲁棒控制器,实现对外部干扰和参数摄动等不确定性等因素的抑制。通过仿真表明,该方法既满足伺服系统的跟随特性,又具有很好的抗干扰能力。

在数字伺服控制系统中,针对系统需要实时检测输出的角度位置信息的特点,利用旋转变压器和AD2S83设计了旋变测角系统。在分析旋转变压器和AD2S83的工作原理的基础上,设计了系统的硬件电路,实现了把角度位置信息的模拟信号转化为系统所需的数字信号。实际调试表明,该旋变测角系统工作性能稳定,满足系统精度要求。

介绍了自行高炮陀螺寻北仪传统的标定方法,在测定车体纵轴之后,用已知方位标与真北的夹角和经纬仪测量出的车体纵轴与方位标的夹角,计算出寻北仪的方位基准线与车体纵轴的偏差角,通过补数的方法,使寻北仪的输出值即为车体纵轴与真北的夹角,由此完成标定。分析了传统的标定方法的不足,提出了改进的标定方法,通过试验验证,结果正确,可以提高惯性导航的定位精度。

提出并建立了一种基于舰体坐标系的舰载武器系统的稳定方法和稳定模型。此模型利用了球坐标系的二维定向原理和直角坐标系的三维空间定点特点,运用姿态转换矩阵实时进行姿态坐标转换和直角坐标与球坐标相互变换,实现舰体在三维空间摇摆情况下,用舰载武器系统的二维运动实现对武器系统的目标探测瞄准线和弹丸发射火力线的分别稳定。从而保证了在舰体摇摆情况下,目标探测单元的瞄准线始终对准目标,而火力单元的火力线始终指向弹丸与目标的未来相遇位置。

采用CO2激光点火系统,研究了某高能推进剂的点火延迟时间与环境压强、初温、热流密度等因素的关系。研究结果表明,随着环境压强、点火热流密度的增加,推进剂的点火延迟时间缩短,且存在着能够点燃推进剂的压强阈值,其值与点火热流密度有关,当压强高于20.26MPa时,推进剂能被点燃,而低于该值时,则不能被点燃;初温对点火延迟时间的影响程度也取决于热流密度的大小,存在着所谓"拉平效应"。最后给出了该高能推进剂点火延迟时间的经验公式。

在分析维修机构的任务、过程和资源等建模要素的基础上,提出了面向任务的维修机构性能建模框架。分析比较了离散事件系统建模方法,提出了Petri网在维修机构建模中的优势。研究了维修机构基本建模元素的Petri网实现方法和系统冲突的三种消解策略,包括变迁优先级、可实施谓词和随机开关。为提高建模效率和简化模型结构,提出了系统合成、逐步求精和逐步抽象相结合的Petri网系统建模方法,研究了模型的解析和仿真分析方法。该方法满足维修机构形式化描述和定量性能分析的需要,可进行维修保障效果分析与优化。

为了获得弹丸膛内运动的时频综合特性,利用小波变换的方法对弹炮耦合动力学响应进行时频分析研究。建立了弹丸和膛线碰撞的火炮多体系统动力学模型,通过动力学计算,得到了弹丸横向加速度随时间变化的曲线。由于小波变换在时域和频域上均具有良好的局部性,且无需对信号进行时域同步平均,采用连续小波变换对弹丸加速度响应进行了分析,生成了时频相平面图,可以直观地描述弹丸碰撞发生的时刻和能量,为深入分析弹丸的运动状态提供依据。

为了保证将履带式自行火炮负重轮轮毂材料由钢质改为铝合金以后强度和刚度满足要求,首先采用有限元法计算原钢质诱导轮的刚度和强度,然后找出需要加强的薄弱部位并进行适当的修改,再计算材料改为LC4铝合金和结构修改后的刚度和强度,直到安全系数达到规定的范围为止,并对其进行了模态分析。计算结果表明,经过温挤压工艺制造的LC4铝合金负重轮轮毂既可保证安全,又可大幅度减轻质量。

针对某型反导火炮随动系统和射击控制系统在设计定型试验中遇到的技术难题,对危界击发和撞限滑行角过大等问题进行了分析,并为解决这些问题提出了技术措施。在试验实施过程中,采用每组弹装入弹鼓后,再后退10个弹位,然后进行射击试验的方法,以尽量多地得到有效弹数。实际射击曲线表明,该方案取得了很好的效果。试验结果验证了该技术措施的可行性和有效性,为此类武器试验积累了宝贵经验。

TMS320DM642(DM642)作为一款高性能的多媒体DSP有着广泛的应用前景,作为C6000系列,它不具备通用异步串行收发接口(UART)。基于TDS642EVM介绍了通过板载TL16C752B实现UART数据通信的方法,论述了UART相关寄存器的初始化设置及串行通信函数在图像显示主程序中的调用等,实现了DSP与PC104机间的异步串行通信,完成了图像叠加显示功能。

火炮射程是舰炮武器系统的重要战术性能指标,提高火炮射程可以有效提高舰炮的作战性能。在对某舰炮武器系统结构不做大的改动条件下,通过对比、分析与计算提出了通过提高弹丸初速来增加火炮射程的技术途径。分析了提高弹丸初速对火炮结构的影响,并提出了相应的解决方案。通过分析弹丸初速提高后对炮口动能和反后坐装置的影响,对弹丸初速提高后火炮结构的适应性进行了分析。分析结果可为该型舰炮的改造和设计研究提供参考。

针对坦克火炮稳定系统提出了一种新的直接自适应控制器设计方法。该方法应用基于CGT的直接自适应控制原理,采用加并联前馈补偿器的方法,将非严格正实的被控对象转化为严格正实的对象,满足了基于CGT的直接自适应控制方法的要求。该算法无需采用辨识系统的参数,算法简单。

目前自行武器的电源主要是由车体底盘发动机通过变速器直接驱动发电机提供的,由于自行武器在行进间或转弯时发动机的转速变化很大,从而造成自行武器随动系统掉电。为解决自行火炮在行进间发电机的供电问题,采用了泵控马达液压驱动方式,借助马达转速传感器,将液压马达的输出转速与规定转速进行比较,通过控制器,实现对变量泵排量的控制,从而保证马达转速恒定,发电机稳定发电。试验表明,该稳速系统工作可靠,各项性能指标均满足自行武器行进间射击对发电机转速的要求,大大改善了传统自行武器的供电品质,为解决自行武器供电系统的驱动方式开辟了一种技术途径。

自动机的运动规律是自动武器设计过程中调整能量分配、校核零件强度和进一步优化结构参数的理论基础。为掌握某型榴弹发射器自动机运动规律,进一步优化结构参数,利用多刚体系统动力学的AD-AMS仿真分析软件,建立了受力和运动都与实际样机基本一致的仿真模型。根据榴弹发射器受力关系,在模型中添加约束和力,设置相关参数,建立用于仿真分析的动力学模型。经过对比可知:仿真结果与射击试验实测值十分接近,证明仿真分析结果是可信的。

为了对某武器系统的仿真单体进行分析,设计了CAN总线数据采集系统。该系统采用上下位机的结构形式,通过以太网通信,操作简单方便。主要介绍了上下位机的软硬件设计。上位机为一台运行客户端应用程序的笔记本电脑。下位机作为整个系统设计的关键,其硬件选用技术成熟的PC104产品,缩短了开发周期,软件设计基于VxWorks实时操作系统,以提高编程效率,保证系统的实时性和可靠性。实际使用表明,该采集系统运行稳定可靠,采集数据完整,选用VxWorks操作系统可以弥补以往设计中的不足。

重合射击门是坦克稳像式火控系统保证行进间射击精度的重要手段。坦克在复杂路况下高速行进时,诸多因素将导致火炮可能高速通过射击门,从而影响火炮的射击精度。通过分析射击门的基本原理,运用弹道学的相关知识和射表中的有关数据,得出射击门存在的一种误差,并提出了"速度门"的概念。在不对装备做重大改动的前提下,改进原有的射击门的逻辑关系,只对火控计算机增加对火炮进门速度的判断,给出了一种"速度门"的实现方案。减小了射击门的误差,提高了坦克的射击精度,对今后火控系统的改进提供了参考。

建立了PDE管内利用等离子体射流点火过程的一维两相流体动力学数学模型,并用CE/SE方法对管内两相爆轰过程进行了数值模拟。分析讨论了等离子体射流点火不同射流时间及点火能量对于爆轰波形成的影响。结果表明:与常规火花点火相比,等离子体射流点火可以缩短DDT时间约35%,缩短DDT距离约30%;在能够形成爆轰的情况下,等离子体点火能量和点火时间的增加对DDT距离影响很小。计算结果对提高脉冲爆轰发动机的运行频率具有重要的参考价值。

复杂武器系统故障诊断是武器型号后勤保障的难题。研究复杂武器系统的故障诊断管理,能提高武器系统故障诊断的准确性和效率。采用分布式故障诊断体系结构,按照故障诊断任务流引擎规划诊断流程,使用任务分解与或树进行诊断任务分解,基于改进合同网协议安排任务分配流程,进行诊断任务分配,各诊断专家诊断结果采用模糊信息融合算法汇总诊断结果,用专家系统推导设计故障诊断单元。诊断系统综合了复杂武器系统多个故障诊断专家的判断,有效提高诊断质量。对建造分布式武器故障诊断系统有参考价值。

科研试验带有极强的探索性,未知和不确定因素较多,事故风险概率高,外场试验工作的安全性是火炮试验现场的第一要素。某火炮在强装药连发射击试验中发生了膛炸故障,严重影响了试验的进度并威胁到现场试验人员的安全。通过对膛炸试验现场的观察及对损坏零件和膛炸药筒破坏方式的分析,结合破损部分微观和宏观的检测结果,从时序上判断出事故发生过程和引发膛炸故障的内在原因。以此展开对该火炮使用中的安全性和保障性的再认识,对其今后的设计和试验提出建议,可为其他同类装备的设计和试验提供参考。

为提高身管内径测量的敏感性和精度,以光杠杆测量原理为理论基础,利用一维PSD作为测量敏感元件,开发了能将内径微小变化量放大,转化为PSD上光斑较大位移的身管内径测量系统。系统由机械结构、处理电路、数据采集和测量软件构成,完成了测量头的机械设计并建立了光学几何模型,推算出测量头的放大效率。系统灵敏度高、结构简单,测得数据的置信度高,为身管内径测量提供了新的思路。

在复杂装备的使用过程中,在不同的环境和人为因素的影响下,装备的健康状态会发生变化,性能会逐渐衰退。为了确保装备安全运行,装备的健康问题引起了人们的关注。装备健康管理是一种对装备及其部件健康状态的影响因素进行全面管理的过程。状态监测是复杂装备健康管理的重要组成部分,科学的装备健康管理是开展装备状态维修的支撑条件。为了实现装备健康管理模式确定的目标,提出了装备健康管理的核心思想,分析了装备健康管理的重点环节,阐述了装备健康管理应该采取的主要措施。