为了评价两栖车辆的水上性能,基于流体力学及船舶力学的相关知识,采用求解Navier-Stokes方程的数值计算方法,结合k-ε模型,对某两栖车辆在不同航行速度条件下进行了黏性流场数值模拟,获得了摩擦阻力、剩余阻力和实车阻力系数,从而算出其总阻力,并将计算结果同试验结果进行比较,验证了计算方法的可靠性。

为了进一步研究电枢出口速度的变化特性,以小口径C型固体电枢电磁轨道炮为研究对象,通过建立多变量灰色预测模型,来实现对电枢初速的拟合和预测,并对连续发射状态下电枢速度的变化及发射系统的性能进行预测和分析。分析结果表明,电枢初速的变化为先波动后稳定增加最后衰减的趋势,应用MGM(1,N)模型对于电磁轨道炮发射系统性能的研究具有重要意义。

在电磁轨道炮的发射过程中将产生大量热量,这些热量引起的温度突变是导致材料失效的重要因素。为了获得U型电枢温度场的变化规律,基于轨道炮的工作原理分析了其热生成机理;并通过将理论计算和有限元仿真相结合的方法,研究了电枢的温度变化;最后根据发射后轨道表面的观测结果,对仿真进行了试验验证。结果表明:电枢的温升主要取决于电流的大小,而摩擦热对温升的影响较小;U型电枢中拐角部分的温升比较明显,而最高温度出现在电枢的两侧与轨道接触区域。该数值仿真为轨道炮的材料技术研究提供了参考和指导。

为了避免接触转捩的发生,实现电磁发射技术的提高,更好地理解非理想电接触的物理本质以及模拟其热效应。根据点接触理论,建立了静态二维非理想电接触的计算模型,采用有限差分法模拟了接触电阻的热效应。计算结果表明,非理想电接触的表面温升高于理想接触,接触电阻层厚度和电导参数随温度变化的特性是影响其热效应的重要因素。研究结果为更准确地计算电接触表面的热扩散,进而更好地预测接触面处的材料状态提供了理论依据。

为了更准确地计算近炸射击高炮系统的点射毁伤概率,将射击诸元误差按误差源进行了分解;分析了各射击诸元误差分量的时间相关性;结合高炮系统的组织结构,分析了同一时刻各射击诸元误差分量的重复性;给出了弱相关误差序列的随机生成方法;在上述基础上,随机生成点射的射击诸元误差分量、射弹散布和起爆角,并计算点射射击误差;进而结合坐标毁伤定律,计算点射毁伤概率。

基于ADAMS建立了输弹机的虚拟样机模型,并进行了VV&A验证。通过仿真得到了链板在正常和强化试验工况下的载荷谱。在ANSYS中对链板进行有限元分析,得到了链板的应力分布。以载荷谱和应力分布为依据,利用ANSYS/FE_SAFE疲劳分析模块计算得到了链板的疲劳寿命,获得了链板在各强化试验工况下的强化系数,为基于疲劳的可靠性强化试验提供了有益参考。

电磁弹射器在弹射不同质量的负载时,控制策略需要进行调整,尽可能保证效率高、推力波动小。分析了在不同负载、末速度下所需推力,建立了无刷直线直流电机数学模型,分析了速度、电压和占空比对推力的影响。提出了采用调节电压、占空比对速度引起的推力下降进行补偿和电压占空比的大小采用直接搜索的方法获得,相比解析方法,计算量小、计算过程简单。最后通过仿真,验证了分析的正确性和算法的可行性。

以某型主战坦克炮控系统逻辑电路为研究对象,以可编程逻辑器件现场可编程门阵列FPGA为硬件基础,进行了用FPGA逻辑控制功能代替炮控系统继电逻辑控制的研究,分析了坦克炮控系统逻辑电路的功能和FPGA的原理,提出了系统设计的总体方案,设计了系统硬件电路和逻辑控制软件程序,并在逻辑控制软件中加入了故障诊断功能。坦克炮控系统逻辑控制采用软件实现,在FPGA中实现继电逻辑控制功能,简化了坦克炮控系统逻辑电路,完成了坦克炮控系统逻辑电路的数字控制,系统中嵌入的故障诊断功能为系统在线故障诊断提供可能。

对轻武器用小型液压缓冲器进行了结构改进与优化研究,将原液压缓冲器流液口改为深浅变化的沟槽,利用三次样条曲线拟合流液沟槽轮廓,并利用MATLAB优化工具箱进行了优化,得出了优化的结构参数,改进后武器后坐力峰值下降54%,且变化更为平稳。

针对基于图像处理的机械故障诊断和状态监测信息数据量大,不利于传输和存储等问题,提出了一种基于奇异值分解(SVD)和小波变换的图像压缩算法。该算法利用奇异值分解和小波变换对图像进行两级压缩。首先对图像进行奇异值分解,通过设定能量比阈值自适应地保留部分数值较大的奇异值,舍弃其它数值较小的奇异值,实现图像初步压缩,然后对保留的奇异值对应的奇异向量矩阵采用小波变换进一步压缩。将所提算法与霍夫曼编码结合,对火炮炮膛疵病图像进行了压缩。试验结果表明,本文算法在保证图像重建质量情况下,可以有效提高图像压缩比。

为了较好地掌握某火炮自动装填系统中协调器在工作过程中的应力和变形情况,利用有限元软件ANSYS,模拟真实工况,对其分别进行了静力分析、模态分析和瞬态动力学分析。通过分析初步了解了该协调臂的固有模态以及各个位置时的受力和变形情况。研究结果表明:协调器在低价固有频率下的变形主要为弯曲变形;协调器支臂在工作过程中的应力和应变均符合要求,其分析结果为确定危险点位置和对协调臂进行优化设计等提供了理论依据。

运用液体空化理论分析了火炮后坐时制退机内制退液的空化机理,用非工作腔超声空化试验与压力试验对制退液空化及其对制退机工作性能的影响进行了研究。研究表明,制退液在火炮后坐过程中发生了剧烈空化,后坐结束时非工作腔内充满制退液泡沫,并不存在真空段。制退液空化泡在复进过程中逐渐溃灭,制退机非工作腔并不提供液压阻力。该结论为制退机的合理设计与故障诊断提供了理论依据。

针对某型通用机枪首发装填困难的问题,利用有限元理论,求解了枪弹的脱弹过程;利用AD-AMS动力学模型等效的方式,求解了拨弹过程中拨弹板的受力;以拨弹板所受力的最大值最小为目标,以不增加拨弹板做功为约束条件,对隔弹齿参数进行了优化,使拨弹板受力的最大值减小了17.4%,且优化后的受力变化较平稳,为解决该枪首发装填困难提供了有效方法。

蓄电池作为电气系统电源,被广泛应用于工业生产、交通、通信及军工等行业。内阻是评估蓄电池性能和测量蓄电池容量的一个重要指标,因此实现蓄电池内阻的在线实时监测,有着重要的实际意义。通过对国内外内阻检测方法的比较,提出了一种基于锁相放大技术的四端子测量法测量蓄电池内阻,并基于该方法设计出检测仪。实践证明,该检测仪不仅可以对蓄电池进行安全的在线检测和故障诊断,而且应用简单、适用范围广、成本较低、测量精度高。

为研究迫击炮超压值对人体的影响,模拟了弹丸出炮口后的流场。考虑了炮膛与弹丸定心部间隙的内弹道经典模型,计算内弹道参数。根据内弹道计算结果初始化弹丸在炮口时的膛内流场,然后模拟膛内气体流空形成的炮口流场,过程引入了火药气体与弹丸运动的耦合作用。计算过程采用分块网格的整体运动处理方法和结构化网格动态层变方法。计算结果捕捉到清晰瓶状激波系,详细分析了炮口周围不同监测点的超压值及膛内气体流空过程,对炮口冲击波的研究具有指导意义。

火炮制退机节制杆尺寸参数设计时,为了获得拟定的后坐阻力曲线,建立了以节制杆尺寸参数为设计变量的多目标优化模型,优化模型以所设计的节制杆尺寸参数计算获得的后坐阻力曲线与拟定的后坐力曲线符合程度、后坐长与设计值接近程度为目标函数,选用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行优化计算。优化后,对比初始后坐特性、目标后坐特性与优化所得后坐特性表明,所建模型合理,通过该优化模型所得的节制杆尺寸参数,可获得拟定形状的后坐阻力曲线。

采用单一的导航方法,其精度和可靠性无法满足未来火炮导航技术发展的需求,基于地理信息的综合导航定位方法是未来发展的一个重要方向,因而得到了广泛的关注。以传统导航方式的优缺点及开展基于地理信息的综合导航定位技术的必要性为出发点,在讨论地理信息导航方法在国内外的发展概况的基础上,提出了基于地理信息传感器和同步定位与地图创建构成的地理信息导航综合导航硬件设计方案,并给出了存在的问题和涉及的关键技术。

研究了根据自动机机箱的短时冲击振动信号,从信息的定量描述方法出发,通过小波能谱熵、小波奇异谱熵、小波时间熵算法建立信息熵提取模型,实现故障特征提取。针对典型模拟信号的仿真分析,验证了所提出的信息熵指标可以对信号进行多层次特征提取。结合自动机故障诊断试验,进行自动机运动形态分解时域特征与不同空间信息熵指标特征提取。可用于小口径火炮高速自动机的在线监测与故障诊断。

传统FMECA方法在进行故障分析时,无法对故障发生之前的征兆进行诊断和预测。而扩展FMECA方法对现有的故障影响和故障检测方法等分析内容进行了补充,新增了故障演变特性分析、故障征兆分析、故障诊断与预测方法的评价等分析内容,弥补传统FMECA方法的不足。针对现有装备故障分析要求,分析了扩展FMECA的内涵、研究内容及其诊断预测方法,给出了扩展FMECA方法的实施流程图,利用扩展FMECA方法对车辆底盘主离合器故障模式进行分析,验证了扩展FMECA方法在车辆底盘系统故障分析和诊断使用中的可行性。

传压管道是武器膛压测试系统的一个重要环节,它的动态特性直接影响测试系统的工作频率和测量精度。利用单自由度二阶系统管道模型及其算法对传压管道频响特性进行了数值模拟,分析了传压管道的几何参数以及传压介质中气体占有率对管道固有频率的影响。理论分析和数值模拟的结果可以作为膛压测量中传压管道的使用依据。

电磁轨道炮武器系统进行发射试验时,速度是评价武器性能的一个重要参数。结合实际工程,利用平均速度测量原理,设计了基于网靶、光幕靶和阴影照相3种速度测量系统。通过在电磁轨道炮发射试验中使用3种速度测量方法,分析速度相对误差及其影响因素,比较每种测速方法的优缺点及主要适用范围。结果表明,网靶测速造价简单,比较实用;靶道阴影照相测速比较直观,能再现高速发射过程;光幕靶测速具有精度高、测量重复性好等优点。试验研究结果对评估电磁轨道炮发射性能具有指导意义。

利用地震波进行弹丸落点定位时,地震波传感器的布阵方法及解算模型直接影响着弹丸落点定位的准确性。针对55～157mm口径弹丸落点定位的要求,基于时差法建立了弹丸落点定位数学模型,分析了基于地震波的弹丸落点定位方法在3km×3km靶场区域内的适用范围;利用MATLAB对定位误差进行仿真计算,确定了模型参数,验证了菱形阵列的适用性。

某自动机采用转膛工作原理,由于身管与转膛体分离,身管与身管衬套之间、转膛体与转膛衬套之间具有间隙,存在火药气体泄漏现象。在身管长度和弹药状态同样情况下,初速降低约1.8%,接近初速指标的下限值。这给该研制产品使用制式弹药及其射表带来困难。通过内弹道分析,采用加长身管和减小身管、转膛体相关零件之间的气体泄漏等措施,达到提高初速之目的。优化身管外形和结构参数设计,使加长身管的刚度与原长身管基本相当,保证了火炮的射击精度满足战术技术指标。

以提高转膛自动机的射速为目标,从降低自动机驱动功率的思路出发,在撞击理论的基础上,提出了碰撞式能量传递型转膛自动机的设想。该自动机在转膛结构上通过转膛体和飞轮间的交替撞击,使转膛体和飞轮间的能量进行相互传递,采用撞击形式使转膛体启动和停止更加迅速,减小了转膛体启停过程中的能量损失;在供弹结构上可以实现连续性供弹,能降低供弹所消耗的能量,与传统结构的转膛自动机相比,降低了驱动功率,故而有利于达到更高射速。

身管烧蚀磨损是降低火炮寿命、制约火炮发展的主要因素,使用缓蚀剂是降低烧蚀的有效手段。分析了火炮身管烧蚀磨损规律及影响因素,认为微裂纹的产生与扩展是导致内膛烧蚀磨损的重要原因。综述了缓蚀剂的研究应用,包括聚氨酯、石蜡、二氧化钛、滑石粉及这些材料的组合应用和使用纳米材料添加剂等。对缓蚀剂存在的问题及发展趋势进行了评述。

射击精度分析是火炮射击指挥与控制研究的一项重要内容。为充分发挥多功能火炮武器系统的战技性能,并合理研究其作战使用,采用模糊椭球聚类的方法,建立了多功能火炮射击精度模糊椭球聚类指挥控制分析模型。结果表明,该模型计算过程简便、精度高、准确性较好,可有效地指导具有相似射击误差特性的多功能火炮编组形成火力单位,从而更加有效地完成火力打击任务。

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