影响火炮射击精度的众多因素中,跳角的定常偏差和随机散布误差是火炮研究领域特别关注的一个影响因子。参考国内外相关文献基础上,对火炮发射时弹丸初速跳角误差进行了较为系统全面的数学描述,同时对火炮射击试验过程中产生的现象进行了系统的总结与分析。

为了提高电磁炮的发射精度和使用性能,研究了摩擦阻尼力对电磁轨道发射的影响因素,把电磁发射装置轨道看作是移动载荷作用下的弹性基础梁,利用拉普拉斯变换,傅里叶变换等方法推导出简谐压力作用下轨道的瞬态响应解析解,数值算例分析得到:梁的变形不同程度受到弹性系数、粘滞外阻尼系数和摩擦阻尼系数的影响;为求解更高阶偏微分方程的初值问题及其提高装置的性能提供了充足的依据。

针对炮口测速精度交验中存在炮口测速、雷达测速和激光幕测速数据个别偏差较大的问题,从数据统计方面提出一种科学合理的数据判别方法。该方法是以试验数据为依据,利用格拉布斯、肖维涅和狄克逊等检验方法,对当组异常初速数据进行剔除。研究结果表明该方法切实可行,保证了初速数据的准确性。

为了探讨舰艇摇摆对小口径舰炮射击精度的影响,利用线性系统理论,推导出舰艇摇摆运动的幅频和相频传递函数,通过波谱密度函数构建海浪运动模型,驱动舰艇的摇摆运动,在此基础上建立了舰炮对空射击的误差传递模型。选取典型海情对舰艇摇摆造成的射击误差进行了仿真研究,结果表明,海况越差时,舰艇摇摆越剧烈,引起的摇摆误差越高,舰炮射击误差也越大,并且高低角方向的射击误差要远高于方位角方向的射击误差。

射速及其稳定性是自动机重要性能指标。通过研究自动机连发射击时的机电特性,采用键合图理论,建立了外能源转管自动机机电耦合动力学键合图模型;在验证模型正确性的基础上,对某外能源转管自动机射速未能达到设计指标及射速不稳定现象进行了仿真分析,提出了减小减速箱传速比和增大电机功率的改进措施。射击试验表明,该模型能较好地指导外能源转管自动机的研究开发,具有较高的应用价值。

弹炮结合系统在现代防空体系中的作用日益重要,对其作战效能的研究方法也多种多样。Ex-tendSim作为一种可视化仿真平台,在作战研究领域应用前景广泛。通过分析弹炮结合系统服务过程,在此基础上利用ExtendSim仿真平台对模型进行仿真研究,为研究弹炮结合系统作战效能提供了新的研究方法和分析手段。

在分析大量油源供电电瓶电流数据的情况下,对火炮自动装弹系统进行了故障分析。应用MATLAB工具画出霍尔电流传感器采集到的自动装弹机工作时电流变化时域图,对比分析了有无故障情况下电流响应信号的规律,初步判断出故障的原因,再利用小波对自动装弹机的6个动作进行12层分解,最终判断出故障产生的原因。测试结果表明,以电流信号作为识别故障的方法,能快速地对自动装弹系统进行故障诊断。

为了改善某大口径榴弹发射器的自动机和供弹机构性能,建立了自动机和供弹机构的虚拟样机模型,进行了自动机和供弹机构运动性能分析,并完成了供弹机构的杠杆凸轮轮廓曲线的参数化建模与参数灵敏度分析。建立了自动榴弹发射器供弹机构优化模型,应用多岛遗传算法进行了多目标优化,使自动机后坐到位能量提高7.39%,拨弹滑板拨弹到位自动机能量提高45.39%。该研究为供弹机构的凸轮轮廓曲线的结构优化提供了新方法,同时为进一步进行供弹机构的工程样机改进提供了参考。

弹道修正技术能以较低成本显著提高现有武器系统的作战性能。主要研究基于低成本MEMS的组合导航系统在弹道修正方面的应用,建立了组合导航系统的速度、位置组合模型,采用了卡尔曼滤波技术对该组合导航系统进行最优估计,分别对纯惯导系统和组合系统进行了仿真分析,并对组合导航系统进行跑车试验验证。仿真与跑车试验结果表明,该组合导航系统能提供较高精度的位置和速度信息,进而为弹道修正控制机构提供精确的测量信息,从而提高其射击精度,因此该研究具有一定的工程应用价值。

在智能化最佳后坐力控制(FORC)测控系统的研究中,强电磁干扰是影响系统能否正常工作的关键。针对火炮发射环境下如何抑制干扰,提高电磁兼容性这一重要课题,主要从接地、屏蔽、隔离三方面进行了系统的硬件抗干扰设计。在软硬件设计的基础上,通过模拟试验验证了智能化FORC测控系统的可行性。本文研究结果对宽射频、高射速自动机缓冲装置的测控系统设计具有重要参考意义。

为实现经纬仪在操作中自动化操作,提高经纬仪方位测角精度。对具有调平误差补偿功能的经纬仪自动调平对心系统进行总体设计研究;选用高精度的倾角传感器作为水平倾斜检测传感器,保证了调平误差补偿的有效性;利用面阵CCD,采用数字图像处理方法定位站点圆形标记中心,对心测量精度可达到亚像素级,为经纬仪精确对心提供了可能。试验结果表明:在满足经纬仪调平对心实现自动化操作的同时,对心精度可达到0.04mm,经调平误差补偿后的方位测角精度较传统手动操作精度有所提高。满足对经纬仪测量精度和自动化的要求。

自动测试系统(ATS)已经广泛应用于武器装备的性能评价和故障诊断中,为提高部队基层级维修能力,满足部队测试设备小型化、自动化需求,研究设计了一种基于USB接口的便携式火控系统检测仪,介绍了设备功能、硬件组成和软件模块化设计。经实践证明,采用该方法研制的便携式检测仪与传统的自动测试系统相比,不仅具有高的性价比,而且机动性高,可维护性强,能有效提高测试诊断效率,增强部队武器装备的保障能力,具有广阔的军事应用前景。

针对目标跟踪中非线性滤波精度下降甚至发散的问题,提出了一种时变噪声统计估计的自适应无迹卡尔曼滤波(UnscentedKalmanFiltering,UKF)算法。首先将系统模型和滤波算法修正为适于噪声非零均值时的情况,然后根据极大后验估计原理,推导出一种次优的时变噪声统计估计器,其系数通过指数加权的衰减因子计算得到,最后与传统UKF算法结合形成自适应的滤波算法。仿真结果表明,该算法保证了滤波收敛性,能够对目标进行有效跟踪,而且滤波精度显著提高。

弹射输弹对于大口径火炮全自动装填系统提高装填速度有着重要影响,而影响弹射输弹性能的关键因素是弹丸的速度和姿态。某弹射输弹机在试验中出现弹丸卡膛不稳定现象,为解决这一问题,针对弹丸姿态和速度对输弹机进行了运动学分析及相关测试,综合各种数据分析影响卡膛的关键因素,并针对这些因素对输弹机进行相关改进。从最后试验效果看,改进达到攻关目的,解决了弹丸卡膛不稳定问题。

以多体动力学理论和RecurDyn软件为基础,建立了协调器的虚拟样机模型,并以协调器转角位移为指标同理论分析结果做了比较。建立了以平衡机力和齿轮齿面磨损为故障因素的故障仿真模型,通过该模型研究了两种故障对协调器性能的影响,为协调器的故障预测和诊断提供了依据。

火控系统是自行高炮武器系统的重要组成部分,火控系统的跟踪、解算能力和射击诸元精度直接影响着对目标的拦截能力。提出了自行高炮火控系统软件总体设计方案,给出了软件任务间的调用关系及数据流向。采用转换测量Kalman滤波算法实现了机动目标的跟踪,采用弦截法进行了命中问题的求解。仿真及测试结果表明,该软件设计合理,求解精度高,具有一定的工程应用价值。

炮塔转动存在阻尼,该阻尼不仅影响火炮随动系统特性,也影响火炮结构动力学特性。为了研究火炮炮塔转动阻尼系数,提出了一种炮塔转动阻尼系数实验测试原理和方法,利用支撑炮塔的底盘作为测试平台,解除方向机约束,使炮塔形成惯量弹簧系统,在外界初始扰动下,炮塔发生自由衰减振动,通过测试该自由衰减振动曲线,并进行数据处理,得到炮塔转动阻尼系数。为了验证上述原理和方法的准确性,设计了模拟炮塔试验装置,进行了其转动阻尼系数实验测试。结果表明,该原理和方法可以用来测量炮塔转动阻尼系数且测量精度可以满足使用要求。利用此原理和方法,完成了某自行火炮实际炮塔转动阻尼系数实验测试,得到了该炮炮塔的阻尼系数测试值。

在火炮膛压测试系统中,测试误差影响测试数据的精确度,消除和减少其对测试结果的影响至关重要。讨论了火炮膛压测试系统中引起误差的因素,深入分析这些因素产生的原因及对测试结果产生的影响。通过对误差来源的分析,提出几种相应的方法与措施来消除和减少测试误差。在实际应用过程中,采用多项抗干扰措施抑制复杂干扰,修正膛压测试系统中的误差,提高膛压测试系统的抗干扰能力和控制误差影响,从而增加系统的稳定性和数据采集的准确性。

针对弹丸落点声定位方法受环境及天气影响较大的问题,提出了一种基于地振动信号探测的定位方法。利用高精度地振动传感器构建五元十字阵列,采集地面炸点产生的地振动信号,并根据时延估计量确定其方位角。近场试验表明,振动探测方法能够实现目标定向,且具有较高精度。

基于寻求有效内弹道试验方法来研究新型炮兵弹药弹载光电设备能否承受苛刻的膛内发射环境考验问题的目的,对当前以膛压指标为主的内弹道发射力学环境测试技术的国内外现状进行了较全面的梳理。分析了典型膛压测试技术的原理和特点,并对总体发展现状进行了评价和总结。同时也对基于新型弹药研发目的的内弹道测试技术发展提出了建议。

针对空袭目标威胁评估中存在的问题,提出一种基于区间数信息熵和主观偏好综合求权的目标威胁评估方法。指标权重的确定兼顾客观态势和决策者的主观偏好,引入关联系数的概念,建立了正理想目标的关联系数的威胁评估排序模型。通过仿真实例验证了该方法的实用性和有效性。

火炮身管寿命是以全装药射弹量来表征的,因此在进行身管寿命预测时需要将不同装药条件下的射弹量等效成全装药条件下的射弹发数。通过分析身管烧蚀磨损的过程,提出了一种基于膛线起始点输入总热量和膛内输入总压力的火炮身管等效全装药寿命换算方法,并通过对比算例的计算结果,验证了该方法的合理性,在此基础上计算了某型火炮射击时所有装药号的当量换算系数,该系数可应用于火炮射击时身管寿命的等效换算。

提出新的光伏发电最大功率点跟踪控制算法,从数值分析出发用恒定电压法的原理选取包含最大功率点的有效区间,利用二分搜索法不断搜索最大功率点。仿真结果表明此算法动态响应速度快,能准确地跟踪光伏阵列的最大功率点,减小了在最大功率点振荡,提高了输出效率。