针对液体发射技术应用于自动武器日益成为可能,提出了基于再生式液体发射的导气式自动武器概念模型,建立了能够全面真实反映其内弹道过程的零维数学模型,该模型包括储液室控制方程和内弹道方程和导气装置与自动机运动方程、耦合方程。利用参考文献研究成果验证了该模型的正确性。利用该模型探讨了结构参数对其内弹道特性的影响,得出了其影响的基本规律。该模型对研发基于再生式液体发射技术的导气式自动武器具有理论和实用价值。

针对传统的预测方法对武器发射平台生存能力预测对历史统计数据过分依赖的局限性,提出了一种生存能力预测的"效能曲线分析法"。其思路是以当前武器发射平台的战斗技术性能作为"理想点",再依据当前以及预测时限内的各种影响因素对它进行修正,从而建立一个可实时调整的动态预测模型,实际上就是在描述"理想点"向"一般点"的逼近过程。该方法对历史数据要求较低,但对现在的情况要求很高,同时对未来预测精度也较准,为武器系统的研制以及作战运用提供了具体指导。

弹丸在水中高速运动时涉及到复杂的多相流流体动力学问题,关于空泡产生机理和特性缺乏较好的物理仿真手段。本文采用混合均质流理论和Realizableк-ε模型,对水下以不同速度运动弹丸的阻力和空泡形态进行了数值模拟,得到了弹丸在水下运动过程中空泡形态和阻力系数随速度的变化规律,为水下弹丸的动力学特性研究探索一种有效的方法。

舰炮战备完好性是系统综合保障的总体指标,也是衡量舰炮系统战斗力的重要指标之一。应用系统分析方法,通过分析战备完好性基础定义,建立了基于任务的战备完好性评价模型。在考虑舰炮装备可靠性、维修性和保障性及维修保障过程的情况下,应用离散事件、蒙特卡罗法等理论建立了一种基于任务的战备完好性仿真原理和仿真流程。结果表明该方法是可行的,且可以发现影响战备完好性的因素,为使用和管理部门提供决策支持。

储运发箱式火箭炮前密封盖设计是该类火箭炮关键技术难题之一。由于该类火箭炮结构特性所决定,实弹射击时火箭弹撞击密封盖过程中的撞击力无法实验测试,因此应用LS-DYNA的显式中心差分算法,对某储运发箱式火箭炮撞盖力进行了数值仿真分析和模拟实验测试研究,解决了该火箭炮实弹射击时无法实测火箭弹撞击前密封盖瞬态响应的难题。对数值仿真与模拟实验测试的撞盖力结果进行了对比,其结果相对误差小于12%,仿真结果对解决该类火箭炮关键技术难题——密封盖合理设计提供了正确的理论依据。依据仿真结果改进后的前密封盖经实弹射击试验验证,完全达到了技术指标要求。

针对传统通过人工触发控制高速摄像机拍摄子母弹飞行过程来评估子母弹毁伤效能的方法受触发人员、天气和环境的影响比较大且不能实现无人值守这一现状,提出了一种通过判断靶场中子母弹和烟雾的状态进行高速摄像自动触发的方法。该方法应用自适应混合高斯模型来更新背景图像,采用数字减影法、OTSU阈值分割算法实现背景图像中目标的分割,统计分割后目标图像的面积,直线拟合连续帧统计的结果,最后给出系统触发条件。实验结果表明:该方法能够满足靶场实验实时性和可靠性的要求。

针对火炮武器系统软件的特点,利用Testbed和RTInsight搭建了嵌入式实时系统的软件测试平台,通过将Testbed软件测试工具的静态分析与代码插装技术和RTinsight实时数据采集分析设备相结合的方式,以某火炮电气控制软件为测试实例,对其进行了静态分析、文档审查与动态测试。为提高火炮武器系统软件的测试效率和有效性提供了借鉴方法。实践表明,此方法对提高火炮武器系统软件的质量及可靠性具有实际的应用价值。

炮控系统是坦克火力控制主线的末端,其性能直接影响到坦克火力的发挥。由于其内部存在齿圈间隙、弹性形变、摩擦力矩、参数摄动和外界扰动等不确定非线性因素,造成炮控系统出现稳态"牵移",驱动死区、延时与振荡、低速"爬行"和高速调炮"超回"等一系列问题,成为制约系统性能进一步提升的主要因素。通过分析炮控系统的结构和各种非线性因素及其规律特点,建立了炮控系统非线性数学模型;在此基础上,开展炮控系统运动性能的理论分析和试验研究,探讨了各种非线性因素对系统性能的影响,为炮控系统分析、设计与非线性补偿控制、进一步提高系统战技指标和充分发挥坦克火力性能提供理论依据和试验基础。

在机枪动力学特性测试过程中,传感器的配置对试验质量有一定的影响。在有效独立法的基础上,提出了一种传感器优化配置的融合方法。首先运用有效独立法对某型机枪模态测试的传感器配置进行了分析,通过有限元方法得到的模态向量矩阵进行列主元分解,得到初始测点配置,接着用有效独立法确定候选添加测点的集合,该方法充分利用了有效独立法和MAC法的优点,实现了传感器的优化配置,为模态试验获取结构动态特性提供了基础,并对某型机枪进行了试验模态分析,获得了其结构动态特性。

研究了在没有诸元误差及存在诸元误差两种情况下靶区圆目标和矩形目标的大小问题。从CEP的定义出发,讨论了不同密集度下圆目标半径的大小,运用对矩形目标的首发命中概率计算公式,分析了不同诸元误差和密集度下矩形目标的尺寸。得出的结论为:对圆目标,当不考虑诸元误差时圆目标的半径可取为0.50%X,当考虑诸元误差时圆目标半径可取为1.5%X;对于矩形目标,当不考虑诸元误差时,矩形区域的正面可取5mil,纵深1%X,当考虑诸元误差时,矩形目标尺寸的正面可设置为10mil,纵深2%X。研究结果为精度射击试验与考核的目标设置提供了理论依据。

在对陆战平台炮控系统进行分析和仿真的基础上,重点研究了当受到行驶路面干扰、噪声干扰以及参数扰动时,在原系统的前向通道并联使用一个多值逻辑控制器对其进行控制的方法,并详细分析了其控制效果。该控制器的参数易于整定,动静态性能良好,对一般二阶对象具有较好的控制效果。仿真结果证明,该控制器不仅提高了系统的响应速度、减小了跟踪滞后误差和提高了抗干扰性能,还在一定程度上解决了系统参数变化的鲁棒性问题。

静态校准、落锤冲击校准等常规的校准方法不能满足微型电子测压器测试精度要求。为确保其在高温、高压和高冲击的实测环境中的测试精度,根据新概念动态测试和数据融合理论,从动态校准系统的组成及工作原理、基于自适应加权数据融合的"虚拟"标准测试系统的建立和基于相关性数据融合的测压器动态灵敏度的计算3个方面介绍了基于数据融合的微型电子测压器动态校准方法。多次测试的试验结果表明,利用该方法校准后的微型电子测压器的可靠性和测试精度均能满足测试要求,从而验证了此方法的可行性和合理性。

火力分配系统可实现瞄具带4门火炮的功能,是某武器系统的重要组成部分,由瞄具数采板、主控电路板、显控电路和继电器板等功能模块组成。为使系统具有良好的实时性和抗干扰能力,以TMS320F2812单片机为核心,扩展具有SPI接口的独立CAN控制器,采用双CAN总线网络将各模块及火炮连接起来,实现双CAN总线数据通信、数据采集和数据转换等功能,通过继电器的逻辑判断,完成火力分配。实践证明,该系统运行稳定,数据传输完整,满足实际应用的要求。

随着大口径舰炮炮口动能的大幅度提高,后坐阻力相应增加,舰炮质量也不断增大。针对无炮口制退器后坐阻力太大,加装炮口制退器侧面向冲击波又影响舰面设施的矛盾,利用涡流前喷和消声器的原理,提出了复合式炮口制退器理论技术方案。理论分析和试验表明,复合式炮口制退器能有效解决制退效率和冲击波对舰面设施影响的矛盾,为大口径舰炮安装炮口制退器提供了理论基础。

在后坐运动过程中,火炮驻退机液体的流动状态非常复杂,精确地计算液压阻力非常困难。根据驻退机结构建立了三维非定常流动模型,求解三维瞬时Navier-Stokes方程。在实际建模时,以驻退机的内表面为流场的固壁边界,采用动网格技术模拟驻退杆和活塞的运动。通过流体动力学软件对驻退机内部三维流场进行了数值模拟,较为精确地计算出流场分布及后坐液压阻力。该三维非定常流场数值模拟方法可以较精确计算驻退机液压阻力,并为驻退机设计和优化提供参考。

为了研究两栖作战武器非线性横摇动力学,在借鉴船舶非线性横摇动力学理论的基础上,利用两栖武器水上性能分析计算软件计算某两栖武器的GZ曲线,在考虑了流体附加质量转动惯性矩和非线性阻尼项的前提条件下,建立了两栖作战武器非线性横摇动力学方程,即将该方程化为无量纲形式,并引入状态变量,将二阶非自治动力学方程化为一阶自治动力学方程组,采用四阶龙格库塔法求解,给出了两栖武器在不同频率的波浪扰动下的非线性横摇角位移和角速度响应,并给出了不同工况下的系统相图。结果表明,两栖作战武器在规则波浪的扰动下的横摇运动是一个非线性动力学问题,其动力学特性对参数敏感。

将永磁同步直线电机应用于高低向伺服控制,设计并构建了伺服实验台。建立了直线电机和伺服系统的数学模型,讨论了影响系统控制精度的各种非线性因素。这些非线性影响不易测量,从模型上很难补偿,由此设计了自抗扰控制器(ADRC),对外界扰动、噪声和模型中的非线性误差均视为扰动进行补偿。构建了基于xPCTarget的半实物仿真试验系统,并对所设计的控制器进行了实验验证。

火炮在高速射击时,为了保证射击的稳定性和连续性,可靠的弹箱系统是关键部分。在吸取同步带传动技术特点的基础上,提出了一套基于同步带传动技术的弹箱系统。为了解同步带弹箱的运动特性,进一步优化结构参数,利用多刚体动力学软件RecurDyn和Pro/E软件建立同步带弹箱系统的仿真模型并进行仿真计算。通过分析弹箱的整体工作特性和炮弹在整个供输弹过程中的受力情况,证明了设计的可行性和合理性,为新型无链供弹系统的设计研究打下了坚实的基础。

针对多管火箭炮发射时恶劣的负载特性,设计了一种模型参考模糊神经网络自适应位置控制器。利用RBF网络作为辨识器,实现对被控对象的Jacobian信息辨识,用梯度下降法实时修正模糊控制器的输入输出隶属度参数,以使模型参考模糊神经网络能根据火箭炮跟踪发射过程中的负载特性实时调整速度给定值,从而减小火箭炮发射过程中系统参数变化和外部干扰的影响。仿真和实验结果表明,该方法可有效提高火箭炮位置伺服系统的动态响应能力和稳定性,并使系统具有很强的鲁棒性。

针对数值模拟弹丸膛内加速运动造成的网格变化,采用分块网格划分的整体运动处理方法和基于动态层变方法的结构动网格技术,保证了数值网格的质量。模拟弹丸膛内运动的弹前激波流场,并描述了激波流场的形成,发展过程,实现了含运动弹丸的膛口激波流场模拟。数值计算结果与实验照片进行对比,弹前激波流场的形状和位置能较好吻合,表明数值模拟方法是合理可行的。

为了研究火炮装药床中的点传火特性,根据高低压发射原理,设计了一种点火管气固两相流的模拟喷射装置,建立了模拟装置中高低压室的内弹道方程组,并进行了数值计算。计算结果表明,通过调整装药量、药形参数、节流孔面积及喷孔面积的大小,可以满足点火管多种工况下模拟实验的要求。对于单孔管状药,增大装药量或者减小弧厚,均可以使破膜时间提前,稳定喷射持续时间延长;增大节流孔面积或者喷孔面积,均会导致稳定喷射时的平均压力降低。

传统的遥测PCM数据由于芯片等硬件条件的制约很难实现数据的高速解码以及安全存储,因此选用逻辑资源丰富、支持算法级语言描述以及易于通过硬件语言描述的可编程逻辑器件FPGA作为系统的中央处理器和控制器。高速遥测PCM数据通过DS26C32电平转换器和解码软件模块实现10Mbps码流数据的接收,同时运用AES加密软件模块对解码数据进行AES加密,并实现加密数据的编帧存储。

测试性设计是要保证武器系统具有良好的测试性。在以往的武器系统中,测试性设计的优劣往往在实装试验验证后才能做出评价。基于系统测试性模型的测试性设计,可以通过仿真验证不断地改进,从而优化和提高武器系统的测试性。分析了某坦克火控系统控制信号的传递关系,建立了该系统的TEAMS仿真模型,利用TEAMSDFTFeedback诊断策略,采用增加测试点的方式优化系统的测试性设计。结果表明,优化设计后火控系统测试性显著提高。

针对战车内部乘员间通话时强烈噪声的干扰问题,设计了基于DSP和ARM的数字车通音频处理系统。系统由LPC2378、TMS320VC5402和TLV320AIC23主要部件组成,ARM微控制器LPC2378以SPI方式控制TLV320AIC23音频芯片,用DSPTMS320VC5402的McBSP接口与TLV320AIC23传输数据,给出了ARM配置TLV320AIC23、DSP与TLV320AIC23间数据传输的接口程序设计和DSP实现谱减法语音增强算法流程。该设计接口简单,充分发挥了ARM的控制性能和DSP的数据处理能力,为乘员间高质量语音通信提供了实现方案。

在某自行高炮试验过程中,药筒在强度射击试验时出现底火穿孔现象。针对该现象,对该型药筒底火在射击过程中的受力进行了分析,给出了火帽所受剪应力公式及影响火帽剪应力的关键因素;在对比了类似自动机的闭锁机构和击针直径后,经过火帽剪应力计算,找到了底火穿孔的原因。在不改变现有底火火帽厚度的前提下,对闩体、击针等进行了改进设计,经试验验证使底火穿孔问题得以解决。该文解决底火穿孔的思路、方法对解决类似问题有启迪作用,对自动机击发机构具有一定借鉴作用。

闭锁力的大小会影响火箭炮射击安全和射击精度,射击前必须检测。通过分析某型火箭炮闭锁装置结构和工作原理,应用液压技术、变送器和微电子技术,开发了便携式检测设备,该检测设备可以对闭锁装置实施不解体检测,有利于提高测试的实时性、准确性及可靠性。由于设计了鱼尾型模拟定向钮,避免了检测时模拟定向钮通过闭锁装置后卡簧的猛烈回弹,减少了闭锁装置工作面的损伤,同时减少了噪音。

俄罗斯2C-19式152mm自行加榴炮弹药自动装填装置由供弹机、药仓、协调器、输弹机、炮尾密封舱、车外补弹装置、车外补药装置、液压系统和控制系统组成。该装置采用炮塔尾舱式布局方式,供弹机由两个相同的回转弹舱组成。弹丸全自动装填和装药半自动装填两部分统一由1台计算机控制装置控制。采用该装置,最大射速可达8发/分钟,持续射速可达3~4发/分钟。该装填系统自动化程度高、弹仓携弹量大,可以射击车内弹药,也可以射击车外弹药,射击车外弹药时基本不降低射速,极大地支持了火炮系统威力的发挥。

自行高炮总体布置主要有两种形式:边炮布置和中炮布置。面对一个要新研制的自行高炮系统,首先要根据战技指标的要求选择总体布置采用边炮还是中炮布置。通过对火力系统各组件、火控系统各设备在边炮和中炮上布置的优缺点对比分析,总结出了采用边炮布置相对于中炮布置对提高系统总体性能和适应自行高炮发展的优势与不足,该优缺点的对比分析可为总体布置形式的选择提供参考。

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