针对大口径火炮金属药筒装药装填后的膛内热安全性问题进行了较为全面系统的理论研究和数值模拟。模型是以经典内弹道及圆柱轴对称传热模型为基础建立的,利用有限差分法得出射弹发数、射击频率、不同位置等因素对身管温度场的影响规律。计算结果表明,金属药筒装药可大大缓解发射过程对药室内壁的热冲击,有利于缓解火炮的热积累。

在电磁发射系统中,轨道和电枢是脉冲成形网络的负载,负载的电磁参数是影响电磁发射效率的重要原因,其中轨道的电感梯度和电阻梯度是负载的两个重要参数。采用有限元法分析了在频率变化的电流激励下,负载呈现的频率趋肤效应、电感效应等电磁现象,得到轨道的电感梯度和电阻梯度与激励频率的关系,并与经验公式进行比较。计算结果表明:提高激励电流的平稳度可以有效增加电感梯度,减小电阻梯度,合适的轨道尺寸也能有效地提高电感梯度,从而增加电磁发射效率。

为解决面向任务的装备固有可用度验证的问题,假设故障间隔时间和修复时间都服从指数分布,基于任务-装备-维修队列模型,确定了固有可用度的检验估计量;并且在满足给定的承制方和使用方风险的前提下,优先考虑任务需求,设计了试验的实施过程,完成了固有可用度试验方案设计。通过实例,演示面向任务的自行火炮固有可用度检验全过程,证实方案可行有效。

同步感应线圈炮三维物理模型对电磁过程的仿真方案、仿真过程和仿真结果的影响很大。建立了单级同步感应线圈炮的三维电磁场数学模型,利用绞线圈和块导体建模法针对驱动线圈建立了3种不同的物理模型,结合外电路进行了场路耦合仿真,并开展了实验研究。结果表明,用模型和实物完全匹配的建模方法虽然建模过程复杂,但是仿真结果与实验结果更加接近,值得深入研究和探讨。

针对高炮毁歼概率计算分析中各误差参数的匹配问题,提出了改进模式搜索法。该方法不需要任何目标函数的梯度信息,适用于目标函数比较复杂、不易求导的情况。结合大量的仿真经验,对模式搜索法的终止迭代条件、迭代步长进行了优化。仿真结果表明,该算法在计算精度略微降低的同时,大幅度减少了计算时间,是可行有效的。

阐述了某大口径自行火炮弹药自动装填机械手的结构设计以及运动学分析,建立了相应的运动学模型,并在此基础上求解了机械手的正、反运动学方程。为了验证结构以及运动学分析,用Matlab软件中的RoboticsToolbox对整个系统进行了仿真,结果说明该设计方法是可行的。

某大口径火炮弹药装填系统弹仓采用的是大节距、链轮齿数少、低转速的链式回转结构,其多边形效应特性比较突出,会导致弹仓回转运动具有明显的不稳定现象。利用多刚体动力学软件RecurDyn和UG软件建立弹仓仿真模型,对主、从动链轮不同相位布置形式和主、从动链轮轴的单、双轴不同驱动模式两个方面分别进行仿真运算,得到弹仓运动速度曲线和链轮输入扭矩曲线,通过对比分析数据曲线,从而明确减小弹仓回转多边形效应的措施,为链式回转弹仓的设计提供依据。

密集度本质上是火炮重复工作的一致性的体现,各次发射摇架的变形和运动是否一致,对最大射程地面密集度会产生影响。通过对比反后座装置在摇架中的不同安装方式,分析前后单端固定和两端同时固定摇架受力变形的差异,并利用实弹射击进行了试验验证。反后座装置在摇架中单端固定并加强连接部刚度,有利于火炮最大射程地面密集度的改善提高。

采用模块装药作为发射装药的大口径火炮,在模块药的自动装填过程中,供输药机向炮膛轴线翻转动作完成后,出现了协调臂振动振幅过大,输药机无法在规定时间内对准身管药室的故障,延长了装填系统的动作循环时间。通过理论分析、试验测试和动力学仿真相结合的方法,找出了引起协调臂振动振幅过大的各种因素,并提出了相应的改进措施。

在ADAMS中以身管在运动过程中身管、身管组回转中心和击发点之间的夹角为参照,对内弹道曲线进行延伸处理,综合运用IF、AKISPL、AINT函数进行判断、循环和归零,成功实现了转管武器炮膛合力的顺序添加,比较符合转管武器的实际工作情况,为后续的动力学仿真提供了有利条件。

针对战车车载设备恶劣的冲击环境,研究了冲击响应谱分析方法及其在抗冲击设计中的应用。从冲击响应谱的计算、统计估计和时域合成3个方面研究了冲击响应谱技术。基于战车发射炮弹过程中测试得到的冲击数据计算了参考冲击响应谱。分析结果表明,设备固有频率应该避开1140Hz、1522Hz等危险频率,隔冲系统的固有频率需要低于300Hz,并避开35Hz与84Hz附近的频带,该结果在冲击环境模拟试验中作为基本参数,可以有效解决使用经典脉冲波形进行控制时存在的低频过冲击问题,具有较大的工程应用价值。

针对火炮身管传统设计特点,提出了基于模板的快速火炮身管设计方法。通过封装相关知识、定制各种模板、整合各种设计分析工具和建立相关流程等,设计人员只需要确定影响设计的关键参数就能快速完成身管原型设计,减少中间过程的花费,降低人工出错可能,从而加速提高研发的质量和效率。本方法也可适用于其他火炮关重件设计,并可最终实现火炮总体的快速设计。

阐述了某型突击炮镜炮同步工作原理,在分析四连杆同步机构产生传动误差的原因和镜炮同步调校原理的基础上,设计了一套合理可行的镜炮同步检查调校方案,该方案为火控系统的镜炮同步检查提供了规范的操作程序,可有效指导和帮助部队和工厂维修工作。

为保证储运发箱产品在贮存过程中的可靠性和安全性,通过论述储运发箱全寿命周期内产品贮存环境及国内对玻璃钢材料的研究情况等,深入分析了作为储运发箱中可靠性关键环节的非金属定向管用玻璃钢材料的老化机理以及目前国内玻璃钢材料老化试验研究成果,制定了定向管用玻璃钢材料老化试验及寿命估算方案并进行了评定。

采用刚柔耦合的方法,建立了某弹药供输机构在接弹接药、带载回转、输弹输药和空载回转工作过程中的动力学模型,获得了不同冲击载荷、考虑弹丸卡膛一致性后不同输弹输药速度下系统的动态响应,得到了不同射角下该弹药供输机构振动响应变化规律,为弹药供输机构设计提供了重要参考依据。

运用JACK软件的工效评估功能,创建了P5、P50、P95我国成年男性人体模型,将某自行高炮乘员舱UG优化模型导入到JACK中,对舱内乘员座椅、操控台、方向机、高低机、车长镜和行军固定器进行了工效评估。通过评估,指出了原设计中的一些不合理之处,提出了改进措施,解决了自行高炮乘员舱缺乏可靠的人机工效评估的问题。

根据热机理建立了激光点火过程的二维热传导模型,利用有限差分方法,对火炮点火系统中广泛使用的黑火药激光点火能量密度阈值和点火延迟进行了数值模拟。同时采用固体激光器对该药剂进行了点火实验,分析了该含能材料的点火能量密度阈值和点火延迟时间,试验结果证明了数值模拟的合理性。本文的工作对火炮用激光点火系统的设计具有一定的指导作用。

传统交会面积计算方法中对飞行目标的姿态考虑并不全面,没有考虑当横滚角存在时的情况,这对交会面积计算带来一个理论上的误差。通过分析该误差对交会面积计算的影响,用C++软件设计了考虑目标所有姿态时的毁歼概率计算程序。计算了高炮对典型目标在指定航路上具有不同横滚角时的毁歼概率值。根据计算结果可得出:考虑目标所有姿态时,高炮对其毁歼概率的数值结果有明显影响。该方法对提高着发射击高炮毁歼概率计算的准确性具有一定的参考价值。

介绍了瞄准装置伺服控制系统的基本原理,提出并研究了采用力矩电机直接驱动,旋转变压器反馈,TMS320F28335数字控制器,PWM功率驱动的方案,应用带速度前馈和转矩前馈的三闭环带温度系数的增量式PID控制策略实现了对目标的高精度稳定跟踪,对系统硬件电路、控制算法、软件流程等做了详细介绍。系统利用DSP丰富的片上资源和CPLD强大的逻辑能力,大力简化了系统结构。试验表明,系统采用的控制策略使系统获得了较高的跟踪精度和优良的动态品质,系统工作指标完全满足要求。

蓄能器作为液压供弹动力系统的关键元件,其工作过程动态特性的稳定性是供弹及时、可靠的保证。基于蓄能器的工作原理,建立了动态数学模型。利用AMESim平台建立了包括蓄能器在内的供弹液压动力系统模型,分析了蓄能器参数对供弹系统动态特性的影响。结果表明:在相同流量累积下,选用较大容积的蓄能器,预充气压力高一些对减小系统压力和速度波动是有利的。并给出了在规定系统压力下蓄能器参数的计算方法和选择建议。

武器装备供电系统是保障部队战斗力的首要条件,在研制武器装备供电系统多个产品的基础上,分析了供电系统供电特性的共性,同时对已产生并列装的供电系统成功的试验进行研究分析后,总结出武器装备供电系统设计中的先进理念。对发电机驱动装置、发电装置、电源变换器诸环进行了技术探讨,提出了供电系统的设计原则。

火炮发射动力学优化设计是一类比较复杂的问题,传统的优化算法需要耗费大量时间计算火炮发射动力学模型。引入Filter-SQP算法,并对某车载火炮发射动力学模型进行了优化分析,通过与传统的SQP算法进行比较分析,表明该算法可以显著降低模型的计算次数,减少计算时间,因此,比较适用于解决火炮发射动力学优化问题。

针对传统模糊方法在供输弹系统故障模式危害性分析中的不足,提出了一种基于云模型的故障模式危害性分析方法。建立了供输弹系统各评价指标及指标权重的标准云模型,并利用建立的云模型替代隶属函数计算相应的权系数及评价矩阵,进而给出最终评价结果。实例分析表明,该方法更能反映客观实际,分析结果能提供比模糊方法更丰富的参考信息,从而为火炮故障模式危害性定量分析提供了一种新的有效的方法。

准确的武器备件故障率预测对制定精确的维修保障计划,降低维修保障费用等方面具有重大意义。通过对典型的故障率曲线的分析,依据灰色预测理论,在灰色GM(1,1)模型的基础上建立了离散的灰色GM(1,1)模型,通过实例对武器备件故障率进行了预测,为武器备件的故障率预测提供了一种新的途径和方法。

根据现代海上局部战争需求,对信息化条件下大口径舰炮的发展现状进行了综合分析。分析结果得出了未来发展大口径舰炮装备的四项原则。发展大口径舰炮应充分利用国内外现有成熟技术和经验,充分考虑全寿命费效比分析,以信息化技术为主导,首先考虑选择155mm口径舰炮。

双向交替供弹可使高速供弹系统单路供弹速度减半,是减小供弹受力,提高供弹可靠性的有效途径,但在供弹过程中活动导引由炮弹撞击左右摆动时的速度过大,寿命难以得到保证,且对炮弹的反作用力也降低了供弹可靠性。为解决这一问题,提出了控制活动导引左右摆动的技术方案,避免了与炮弹的撞击。通过对比分析计算表明,增加控制装置后活动导引转速大幅度下降,可有效地提高活动导引的寿命和供弹可靠性。

在分析某轮式自行迫榴炮武器系统立项论证背景的基础上,简要阐述了某轮式自行迫榴炮武器系统论证工作的目标及指导思想。对论证工作中的两个主要内容:武器系统需求分析与主要作战使用性能论证和武器系统研制总要求论证进行了详细说明。其论证成果成功应用到了整个研制过程当中,可供同类武器系统论证工作参考。