膛口冲击流场作用时间短,且有炮口焰和炮口烟的存在而对记录仪器有一定的不可见性。因此要通过试验手段获得该流场的发展规律较为困难。数值模拟是获得流场发展规律的有效途径。采用二维轴对称Navier-Stokes方程结合标准k-ε湍流模型建立了膛口流场模型。应用分层动网格技术对弹丸运动情况进行描述。通过数值仿真得到了清晰的膛口初始流场和膛口流场的数值分布,并对初始膛口流场和膛口流场的变化规律进行了讨论和分析,对膛口气流流动研究具有指导意义。

为快速有效地模拟三维波浪,从海洋学已有的统计观测结果出发,在应用Pierson-Moscowitz随机海浪频谱和SWOP建议的方向函数的基础上,建立了风浪的三维随机波面数学模型,该模型采用多个随机余弦波迭加来模拟的随机波浪曲面,余弦波的随机相位由MATLAB的Rand()函数产生,并分析了分频数和分角数对仿真结果的影响,给出了确定分频数和分角数的原则。最后利用MATLAB实现三维随机波浪仿真和显示。把仿真的最大波高与标准风浪的浪高参考值进行了对比,结果表明,这种方法能快速有效地模拟三维随机波浪。

为了提高转管自动炮击发机构的击发可靠性,利用结构拓扑形状的Booleans运算,实现了复杂结构件的局部参数化仿真。采用ADAMS的Part模块建立辅助结构,并与自动机击发机构的结构件进行Booleans运算,生成新的结构模型,通过改变辅助结构的设计参数就可以改变结构的局部形状,实现结构的局部参数化。分析了击发过程中击针突出量、弹簧力对击发可靠性的影响,完成了击发机构的参数匹配设计,结果表明,采用参数化分析结果匹配设计的击发机构,各运动件运动相协调,具有较高的击发可靠性。

在处理非线性强机动目标跟踪问题时,扩展卡尔曼滤波方法跟踪误差大、容易引起滤波发散,同时其系统模型可能随时间变化,不能应用传统的线性滤波方法以及单一状态模型来处理该类问题。假设在整个跟踪过程中,运动由水平匀速运动、俯冲运动和爬升运动3部分组成,目标量测由斜距、方位角和高低角组成,并基于此建立了目标运动状态模型和观测模型,给出了模型转换矩阵,设计了基于IMM-UKF滤波器,并进行了仿真。结果表明,该方法可以以较高精度跟踪非线性机动目标运动状态,同时具有较高的收敛速度。

为满足防空作战多科目、多层次和多内容训练的需要,缩短训练时间,提高训练效率,采用模块化设计思想,提出了高炮仿真训练系统的功能模块和系统组成;空情导调模块是训练系统的导调部门,作训部门通过其可制造假想敌情和实施演练科目的导调;战场仿真模块模拟战场环境和武器平台,检验指挥决策是否合理;辅助决策模块可辅助指挥员实施防空作战指挥,提高指挥员的作战指挥与决策能力。该高炮仿真训练系统对于其他武器平台的仿真训练具有一定的参考意义。

传统的冲击试验缺乏对冲击环境模拟的真实性,因此对某试验冲击信号采用较为先进的改进的递归数字滤波器法进行了冲击响应谱计算。介绍了冲击响应谱的计算原理和冲击响应谱的分析算法。用MATLAB数据处理语言为平台,得到该冲击过程对应的冲击响应谱曲线。为了更好地进行人机对话,在编写冲击响应谱曲线的基础上,编写了冲击响应谱数据处理软件。通过试验验证了算法的正确性,为工程实践中的冲击响应谱分析提供了一种通用性相对较好的分析方法。

任务可信性是衡量维修保障系统能力的重要指标。研究了任务期间允许换件维修和备件补充时作战单元在非连续工作条件下的任务可信度。利用马尔可夫过程分析了部件系统的状态转移过程,以定长时间内部件系统在正常状态停留时间的分布函数作为其任务可信度,通过全概率分解方法对可信度进行了求解。依据任务期间装备与部件系统、最小任务单元与装备、作战单元与最小任务单元之间的任务可靠性关系,建立了单台装备、最小任务单元、作战单元的任务可信性模型。实例分析结果表明该模型有效可行。

为提高装甲车辆装备保障的信息化和智能化水平,提高维修效率,节省经费,提出了以PDA为平台建立装甲车辆交互式电子技术手册的方法。该方法以IETM技术和IEEE802.11无线局域网技术为基础,综合运用数据库、XML和图片嵌入等关键技术。采用4层模型结构,通过SQLServer2005将数据库合并复制到PDA上,再通过C#结合ADO.NET数据库访问控制技术对数据库进行编程、查询和访问。应用结果表明该方法是可行的,极大地提高了维修效率。

针对减小火炮炮口扰动问题,建立了某型榴弹炮的虚拟样机模型,考虑了后坐质量偏心、土壤介质、高低机传动间隙和蝶形弹簧的刚度与阻尼等因素,以炮口线速度和角速度表征炮口扰动,构建优化目标函数,通过灵敏度分析获得各因素对炮口扰动的影响程度,对炮口扰动进行优化。仿真结果表明,考虑了高低机传动间隙和缓冲制动装置的虚拟样机更能够反映火炮实际发射过程和受力规律,并且可以为炮口扰动优化提供一定依据。

针对装备维修训练中各种机械故障不易设计、设置和实现等问题,对装备常见的机械零件和机械故障进行分类分析,并对故障设置方法进行系统归纳和总结,提出快速完全替换法、局部替换法和调整法3种故障设置方法,并对常见的机械故障给出具体的技术路线。以齿轮为例采用快速完全替换法、局部替换法对齿轮的磨损、断裂、啮合间隙等故障的设置方法进行了设计。研究内容对提高装备维修训练效果具有较强实用价值。

武器系统综合能力评价的关键在于对指标权重的赋值,而指标权重与评价主体、客体等诸多因素的关系错综复杂,确定合理的指标权重十分困难。以最优化理论为依据,通过求解一系列关于评价方案(武器系统)指标权重的线性规划,可以获得评价方案的综合指标理想值和负理想值,从而建立关于评价方案满意度极大线性规划,并得到满意度极大的指标权重,使得在指标权重信息不全的情况下,能够对武器系统进行综合评价。计算实例表明,该方法简单有效。

舰炮武器系统保障性评价存在模糊性和不确定性,从而影响到其保障性设计。通过分析舰炮武器中继级维修保障系统与维修保障方案的内涵,根据系统动力学理论,利用VENSIM软件建立了舰炮武器中继级维修保障系统评价模型,并以某型舰炮武器中继级维修保障备选方案为例,对其进行仿真模拟,研究了不同保障资源的供应效率及储备对舰炮武器中继级维修保障能力的影响程度,明确了最优保障方案的主要改进方向。该评价模型可为舰炮武器系统保障性设计提供参考。

为了比较静基座下参数辨识法精对准和卡尔曼滤波法精对准的对准精度,利用导航计算机采集惯性测量组件输出的比力和角增量信号,分别采用参数辨识法和卡尔曼滤波法完成精对准,台架实验结果表明,在粗对准方法相同、精对准时间相等的情况下,卡尔曼滤波法比参数辨识法能够获得更好的对准精度。参数辨识法精对准具有算法简单、运算量小等优点,但是其对准精度不高,适合在要求计算量小但对精度要求不高的条件下使用。卡尔曼滤波法具有较高的对准精度,但是要求系统的模型准确,适合在基座静止、失准角为小角度的条件下使用。

应用于弹道修正技术的数字信号处理器普遍存在自身模/数转换精度不高的问题,严重影响到弹道修正效率和火炮射击精度。通过分析产生增益和偏移误差的原因,提出了利用精准电压源进行校正和补偿的计算方法,能够有效提高数据采集精度,降低系统误差。利用CCS3.3程序调试平台采集已知电压信号并对比分析校正量和无校正量,证明该方法能够有效修正系统均值误差、降低系统噪声,该方法可为提高弹道修正系统数据采集精度提供参考。

目前手持自动武器的减重设计多采用基于经验的结构修改法,盲目性大,费时费力。引入结构拓扑优化方法,解决自动武器零部件减重设计问题。采用有限元法与变密度法,给出了优化方法和步骤。以结构质量为目标函数,建立了某自动武器超重部件枪尾的优化模型,进行了结构拓扑优化。通过枪尾三维实体模型的重建,对比分析了优化前、后枪尾的强度特性。运用有限元法对自动武器零部件进行拓扑优化设计是一种自动武器减重设计的有效方法。

利用传统的作图法进行两栖武器静水浮心和浮态进行计算时,计算量大,计算精度较差。利用Solidworks的建模功能及其提供的质量特性模块和坐标转换函数,用VB对Solidworks进行二次开发,设计出一种计算浮心和浮态的软件。计算时车体静止,利用高效精确的算法不断调整水线面相对于车体的倾角和高度,使其快速收敛到静水平衡时的水线面,进而求得静水浮心和浮态。经检验该软件不仅计算精确度高,而且算法简单,收敛速度快。

某自行高炮进行瞄准线和射击线稳定需进行车体姿态的测量,在车体停止情况下对装备火控系统的检测离不开车体姿态信号的模拟。其姿态测量装置输出的姿态量是粗精结合的正余弦旋转变压器信号,该信号可采用数模转换得到。通过直接数字频率合成技术(DDS)产生正弦激励信号,以仿真方式采用地形面匹配技术产生车体姿态信号数字量,用乘法型D/A转换器实现激励信号和姿态信息的合成,得到满足正余弦变化规律的车体姿态信号。

军械装备在仓库存放时要求对温度进行控制,传统的温度测量方法采用模拟传感器,但其温度测量精度差。设计基于CAN总线的多点测温系统,可实现精确测量和远程控制。在对系统进行总体设计的基础上,详细分析了多点温度检测仪表和CAN-Ethernet网关的硬件设计方法,并采用CAN总线现场网络实现与以太网之间的信息交互,同时进行了系统的软件设计。实践证明,系统的性能达到了预期目标,为军械仓库的温度控制提供了较好的开发平台。

转管武器射击时,其弹丸和身管组均作高速旋转运动,所产生的陀螺效应将对武器的动态特性产生影响。通过分析武器系统的拓扑结构,在一定的假设和简化基础上,根据多刚体动力学建模理论,利用ADAMS软件建立了转管武器动力学模型,并根据实际火炮发射诸元进行仿真计算。运用陀螺近似理论分析,得出转管武器陀螺力矩产生的原因及对武器射击精度的影响,进而提出了减小陀螺力矩的方法。

空袭兵器的RCS(雷达散射截面积)对于雷达的探测距离及发现能力具有重要影响,从而影响到雷达操作手判断发现目标。以往的雷达模拟训练器立足于空袭兵器的平均RCS值进行仿真,并不能真实反映目标全航迹的雷达隐现特征,进而影响训练效果。利用BorlandC++Builder为开发平台,结合数据库技术和OpenGl图形软件接口技术,应用部件分解方法,建立空袭兵器RCS仿真系统,其应用目标明确,完成后能为雷达模拟训练提供更加接近实战的模拟空情环境,在雷达操作手训练考核、雷达模拟训练器研发等方面有着较好的应用前景。

对于弹仓式供弹机构而言,输弹簧的装配高度决定了弹仓总体高度的大小。针对弹匣中的输弹簧,提出在满足供弹及时性的基础上,把设计重点放在减小输弹簧装配高度上的思想。在对实际模型合理简化的基础上,采用理论推导的方式,找出棱柱螺旋弹簧的最小装配高度设计方法,并将其推广至任意非圆形轮廓螺旋弹簧。通过实例说明新方法的具体应用。这对减小弹匣的总体高度及武器减重方面有积极作用,并对新型弹簧的设计有一定的指导意义。

现有武装直升机武器系统的校准工作因过程复杂,且需大量专用设备和高技术专门人员,在大纵深的近战场情况下无法得到充分的保障。在充分利用机上电子设备、头盔显示瞄准系统和武器设备的基础上,增加了3套塔台装置、自动调准系统和误差评估系统,密切了各组元的相互联系,加强了对动态校靶过程的管理和控制,从而使校靶不再依赖专用地面设备和人员,实现了校靶工作的自动化和动态化。既可降低维护费用,又能大大提高武器校准的准确性,可为未来武装直升机的设计制造提供很好的借鉴。

利用虚拟仪器技术和数据库技术设计了一种新型高炮跟踪系统综合性能检测仪。检测仪模拟指挥仪发送标准阶跃、正弦和等速信号给高炮跟踪系统,并且实时采集高低、方位通道的误差、速度以及后坐位移等信号,经校正、滤波后生成并自动打印检测结论,同时把采集数据和检测结论保存到数据库中,供查询和生成报表使用。试验表明,该设备可以替代机电正弦机、电阻箱和示波器组成的传统检测系统,并且缩短了跟踪系统状态诊断和维修时间,提高了装备快速保障能力。

采用高速大质量块撞击火炮身管是一种技术可行的火炮射击模拟试验方法。为了选取合理的冲击参数以保证模拟射击精度,基于MSC.ADAMS软件建立了虚拟射击模拟试验环境,以冲击质量、冲击速度、接触刚度和阻尼全值作为试验因素,以火炮动态特性平均相对误差为试验指标,通过均匀试验设计方法获得了较优的冲击参数组合,并采用SQP优化算法对参数进行了优化。优化结果表明,该组冲击参数的平均相对误差为1.3%,各单项误差也均满足小于5%的指标要求。该研究结果为火炮射击模拟系统设计提供了可靠依据。

近年来最新装备或最新研究的大口径火炮都配备了先进的弹药自动装填系统。通过分析美国、德国、瑞典等6个国家的弹药自动装填系统,介绍了不同装填系统在结构形式、弹药仓布局、工作流程和射速方面的情况。当前弹药自动装填系统研发的主要特点是设计与火炮总体相关、多学科融合、注重机构创新和强调射速。弹药装填自动化程度提高的同时也使其系统更加复杂。自动装填系统的研究面临着可靠性低、药装填未全自动、射速仍需提高等问题。弹药自动装填系统已成为大口径火炮的重要组成部分,其研发趋势是信息化、模块化、提高射速和可靠性等。

自行高炮的总体布置是总体设计的一个重要环节,总体布置的合理与否直接影响系统的总体性能和一些关键技术的实现。通过对火力、火控和直属单机功能特点的分析,提出了相应的仪器设备组件及乘员在炮塔和底盘两个载体上布置的优化建议,并对它们在边炮和中炮两种炮塔上的布置作了简单的对比分析,总结出了边炮相对于中炮布置对提高总体性能和适应现代自行高炮发展的优势与不足。该总体布置方案可为自行高炮总体设计提供参考。

为了应用测试方法得到炮口振动响应量,已形成多种测试传感器和测试方法。炮口振动响应量包括线位移、线速度、线加速度、角位移、角速度和角加速度。炮口振动位移测试传感器主要有电涡流位移传感器、CCD激光位移传感器、光电位移跟随器和激光测振仪等。炮口角位移主要是通过线位移测试而获得。炮口振动速度测试可以采用激光测振仪,它是基于多普勒原理的激光非接触测振技术而研制的。炮口角速度参数主要采用角速度陀螺传感器测试,而压电型加速度传感器使用最广泛。新技术和新原理的采用能促进炮口振动响应测试方法的发展。

微卫星和小卫星的出现推动了脉冲等离子体推力器(PPT)的发展。脉冲等离子体推力器整个系统由推力器本体、放电点火回路、控制逻辑电路和电源转换装置4部分构成。目前PPT技术的研究重点是提高电容器的寿命和建立小冲量实验测试系统,对各物理过程模型化的精确描述进行攻坚研究等。需要开展的关键技术研究主要有采用先进的电源系统和一体化的电源处理系统;构建多分力测量的试验系统;研制先进的试验设备和测试仪器系统;对PPT内的等离子体流动进行磁流体动力学建模和分析等。随着小卫星技术的迅速发展,小卫星轨道控制用电推进技术被列为需要解决的关键技术。高性能固态推进剂脉冲等离子体推力器的研制可以为微卫星和小卫星的组网应用提供具有实用价值的轨道控制手段。