提高同步感应线圈炮对发射体出口速度的控制能力,以保证其精确地打击目标。通过对发射体运动全过程的分析建立了发射器发射过程的数学模型,采用区域分解法对发射体模型进行了高效准确的散射分析,基于分析结果确定了触发控制方案,通过实例说明了控制方法的具体实现。发射体按照合理的方位和速度离开炮管。同步感应线圈炮发射体出口速度控制方案灵活高效,实用性强,可实现对不同情况目标的有效打击。

为了更好地将未来空域窗射击理论应用到小口径速射舰炮反导防空中,通过对未来空域窗射击理论的研究分析,补充论证了相关理论,提出了一个新的未来空域窗评价指标,完善了未来空域窗描述体系,解决了随机穿越频率中关键变量的求解问题,结合小口径速射舰炮反导防空自身特点,总结出适合舰艇反导防空的未来空域窗弹丸散布中心配置方式。

驱动线圈和弹丸的磁耦合程度对同步感应线圈炮系统效率具有重要影响。通过分析储能脉冲电容器驱动的同步感应线圈炮的工作原理和数学模型,采用了场路耦合的方法进行仿真研究。重点研究了驱动线圈与弹丸线圈几何尺寸、相对位置对同步感应线圈炮磁耦合的影响。仿真结果表明,驱动线圈的内径与弹丸线圈的外径距离越小,驱动线圈有效电流半径与弹丸线圈有效电流半径距离越小,驱动线圈内半径越大,有利于增加驱动线圈和弹丸线圈之间的磁耦合程度,改善系统效率。该研究对于指导同步感应线圈炮设计与优化、开展多级感应线圈炮试验具有一定的参考价值。

自行火炮空投时因倾角很大,威胁空投安全,必须进行控制。运用多体动力学分析方法,将空投过程分为四个阶段,分别对各阶段建立动力学模型。在火炮空投出舱前,起动初期视为直线加速运动,到舱口附近视为二自由度运动,在火炮出舱后,视伞和火炮系统为四自由度运动,运用速度矩阵法推导动力学方程,进行了详细分析计算,找到了影响倾角的主要因素,揭示了各个因素的影响规律,提出了减小倾角的方法和建议,为改善空投姿态、保证空投安全提出了有效方法。

弹协调器是自动装填系统中的重要部件,在使用过程中经常出现协调到位不准确的问题。以多体动力学理论和ADAMS软件为基础,建立某弹协调器多刚体虚拟样机模型,计算得到工作过程中减速器齿轮啮合力的变化曲线,利用ANSYS软件对协调器支臂进行柔性化处理,建立刚柔耦合虚拟样机模型,重新计算得到振动条件下齿轮啮合力的变化曲线。通过对两种仿真结果及与理论计算结果进行比较,得出冲击振动环境会对协调器协调定位精度产生较大的不利影响,为全面研究协调器协调定位可靠性提供了重要参考。

<正>~~

针对影响火炮炮口扰动因素的问题,建立了某牵引火炮刚柔耦合参数化有限元模型,考虑了有限元弹炮耦合接触/碰撞、膛内时期膛线对弹丸的扭转、衬瓦与身管间隙、摇架板厚参数、火线高、耳轴及方向机刚度与阻尼、高平机刚度及阻尼、后大架尺寸参数等因素的影响。以炮口线速度和角速度表征炮口扰动,构建目标函数,通过灵敏度分析获得各因素对炮口扰动的影响程度。该结果为炮口扰动优化设计提供一定依据,对探寻各参数与炮口扰动关联性具有借鉴意义。

活塞组件驱动轮的磨损会影响自动机的可靠性,从而影响转管机枪的性能。通过对活塞组件进行受力分析以及可靠性分析,利用有限元软件建立了活塞组件的动力学模型,研究了驱动滚轮在前曲线槽内运动时的应力和应变状况,通过修改滚轮外径,仿真模拟了不同磨损量对机枪可靠性的影响。结果表明:通过对驱动滚轮发生不同程度磨损现象的仿真分析,磨损量较大时,驱动滚轮更容易发生应力集中现象,塑性应变也就越大。该仿真研究可为转管机枪的设计改进提供参考。

参照车辆动力学方法,建立某车载炮重装空投着陆缓冲动力学模型,以着陆过程中货台的位移为激励,计算出悬架在该激励下的动力学响应,并通过分析悬架行程估算出悬架强度是否满足要求。在此基础上基于控制体积法和有限元法,利用LS-DYNA瞬态动力学分析软件,建立了某车载炮空投着陆缓冲系统的仿真模型,综合考虑了气囊、悬架及可压缩结构的缓冲效应,据此分析了缓冲系统的缓冲特性和车架强度,为车载武器系统空投着陆方式设计提供了依据。

为了降低外能源转管武器驱动功率的振动幅度,提出了采用非圆齿轮传动,分析了非圆齿轮传动的特点,在机心驱动力较大时减小机匣的角速度,而在机心驱动力较小时增大机匣的角速度,使驱动功率趋于平稳。经计算分析,采用非圆齿轮传动降低了最大驱动功率并减小了驱动功率的振动幅度。

根据相似原理对弹丸留膛受热缩比模型的设计进行了初步的研究。在给出弹丸膛内滞留受热数学物理模型的基础上,提出了弹丸留膛缩比模型设计的约束条件,得到了相关的定性准则。根据相似条件及弹丸膛内受热机理对缩比模型的设计参量进行了讨论,得到了24个基本参量;并分析了其中部分参量的物理意义。

基于混合装药经典内弹道数学模型,建立了某榴弹炮内弹道Simulink仿真模型。以两种火药的燃速系数和燃速指数为符合参数,以最大膛压及初速的仿真值与表定值的平均相对误差为目标函数,编写了利用遗传算法进行符合计算的M文件,对内弹道参数进行了符合计算。结果表明,平均相对误差及各单项误差均可满足工程实际要求。该方法是对内弹道多参数符合计算的一种有益探索。

针对减小某轮式自行高炮长连发射击时的炮口扰动问题,采用ADAMS与MATLAB联合仿真的方法,基于改进的自适应遗传算法进行结构参数动力学优化设计。基于物理样机,构建了虚拟样机,并通过连发射击动态响应数值仿真结果与实弹射击试验结果的对比验证虚拟样机。通过动力学优化设计,找出了减小炮口扰动的系统最佳参数匹配,优化前后结果证明优化效果显著。计算结果为总体设计及结构改进提供了理论依据。

为提高自动炮武器系统发射动力学模型精度,基于实弹射击试验建立支持向量机响应面,对仿真模型进行了修正。应用有限元分析方法建立了双炮身管结构和炮塔结构有限元模型,基于武器系统各部件间的约束关系建立了步兵战车刚柔耦合发射动力学模型;基于相同边界条件,选取自动炮连发射击中典型结构的振动特性搭建了测试系统并进行了实弹射击试验;针对仿真数据与试验数据误差,引入支持向量机响应面方法对步兵战车刚柔耦合发射动力学模型进行了修正。修正结果表明,基于支持向量机响应面的模型修正方法大幅提高了自动炮武器系统发射动力学模型的精度,更准确地反映了自动炮射击过程中的机构动态特性。

为了研究超重装备的空投适应性,采用气体动力学和热力学方法对空投超重装备的气囊缓冲过程进行了分析。分析了现有气囊结构带来的缓冲末端速度过大的特点,对气囊直径、高度进行参数化研究,找到了可行的设计区域。运用优化后的气囊结构参数,计算了正常着地工况下的气囊缓冲过程,得到气囊剩余长度、货台速度、加速度以及气囊内压等特性曲线。分析表明,经优化后的气囊实现20t超重装备的空投是可行的。

为了降低捷联惯导系统标定成本和复杂度,提高系统导航精度,针对战车火炮捷联惯导系统的安装特点,提出了一种外场条件下捷联惯导系统的原位快速自标定技术。分析了系统的可观测性,推导了常规多位置标定方案;将等效陀螺信息引入到单一位置初始对准过程中,加快了对准速度和相关状态的估计速度;设计了一种针对战车特色的多位置快速标定方案,并进行了试验仿真。结果表明,该方法能够有效完成系统标定,精度高,速度快,同时条件要求简单,可操作性强,便于实际应用,具有重要的工程应用价值。

针对现有存储测试系统的通信方式存在通信设备位置固定、操作不便和数据传输可靠性差的问题,设计了弹丸转速-炮口速度无线弹载测试系统。该系统以CC430作为主控芯片,将单片机与无线射频模块集成于一体,提高了系统的集成度,选择天线并设计天线匹配电路以实现数据的无线收发功能。利用地磁线圈切割磁感线产生感应电动势来计算弹丸转速,并依据转速、缠度可求出弹丸在炮口的初速。经实弹测试验证,该系统在433MHz频段工作,通信速率可达250kbps,在200m以内能够实现完整的数据收发,能够准确测量弹丸的转速及炮口速度,其炮口速度测量误差在±1.2%以内。

闭合弹带在自动机的射击过程中做间歇运动,自动机的启停对弹带产生较大的冲击作用。针对自动机射击中闭合弹带的运动特点,建立基于复杂铰连接的弹带阻力计算模型,进行弹带阻力仿真计算;采用多体动力学仿真软件RecurDyn,建立弹带刚柔耦合仿真模型,将弹带阻力与托弹力作为仿真模型的输入激励导入RecurDyn中;通过MATLAB和RecurDyn仿真,获得弹带动力特性数据;并与试验数据进行对比分析,验证了仿真结果的有效性。仿真结果与试验数据可为闭合弹带的优化设计提供依据,对研究全炮动力学特性具有重要意义。

针对武器装备维修备件需求量预测的难点,在全面分析各种预测方法的基础上,根据武器装备维修备件需求量是典型的小子样和贫信息的特点,在灰色GM(1,1)模型的基础上建立了灰色马尔可夫模型,并通过具体的实例进行验证,结果表明,灰色马尔可夫模型对具有随机性和波动性的非平稳随机序列具有很好的拟合效果,为武器装备维修备件需求量预测提供了一种新的途径和方法。

维修方式的选择是制定舰船装备海上维修方案的重要步骤,采取合理的维修方式能有效提高装备维修保障效能。在总结现有维修方式决策方法的基础上,针对舰船装备海上维修的特点,考虑舰船装备在海上发生故障的安全性、任务性和经济性三方面的影响,研究了一种将逻辑决断分析法和模糊网络层次分析法相结合的维修方式决策方法。逻辑决断图的设计能为部分装备快速选择出最佳的维修方式,模糊网络层次分析是对逻辑决断分析的补充,能为其他装备进行维修方式的决策提供参考。

实现了一种火炮装填系统三维实时显示的人机界面,将传统虚拟现实与总线通信技术结合起来,形成一种三维模型+数据驱动的模式。通过CAN总线采集现场传感器数据并根据通信协议进行数据处理,再将运算后的数据赋予部件模型对应的变量,使界面显示出当前部件模型的实时运行状态,从而在操作终端实现与实际装填系统状态准确一致的虚拟视景。此方法达到了可视化的实时显示效果,增强了操作手的真实感,以及作战指挥人员的真实性和交互性,提高了指挥自动化系统的实用性。