为探讨电磁发射过程中轨道和电枢间电流分布情况,根据Maxwell方程推导出电磁场参数与速度之间的关系,建立了直角坐标系下的电磁场对流扩散方程,采用算子分裂格式对对流扩散方程中对流项和扩散项进行分解,分别对抛物型和双曲型方程采用有限差分法进行求解。计算过程表明算子分裂格式能有效求解电磁场对流扩散方程,算法稳定,收敛性好。结合实例的计算结果显示,当电枢高速运动时,在轨道和电枢局部区域的电流密度极大,容易造成轨道材料的烧蚀。

基于多场耦合理论,推导出考虑烧蚀的电磁场-温度场耦合的物理方程。利用APDL语言编制相应程序,分析了在考虑电枢烧蚀条件下的电流密度和温度的分布状况。电枢三维烧蚀分布与IAT试验结果分布进行对比结果表明块状电枢在导轨间运动过程中,烧蚀首先发生在导轨与电枢接触面前端边缘。在仅考虑焦耳热情况下,电枢前端烧蚀分布比较一致,电枢两侧边缘差别较大;考虑烧蚀和不考虑烧蚀情况下电磁场和温度场分布存在很大不同。此研究为揭示电磁驱动装置烧蚀机理奠定理论基础。

电磁轨道炮可以超高速发射宏观弹丸,目前制约轨道炮的关键技术之一是电流不均匀特性及其引起的最大电流密度欧姆加热至材料局部熔化。在分析了制约电流不均匀分布的趋肤效应和短路径聚集特性的基础上,设计了电流比较均匀的电枢和轨道结构,参考SAM值和仿真结果,获得了在局部熔化限制条件下最大承载电流的近似取值。根据该位形最大承载电流近似取值,参考电磁轨道炮物理学原理,分析了优化位形发射不同载荷情况下弹丸的理论速度分布及加速距离分布。上述结果对分析电磁轨道炮极限性能以及军事应用前景有重要参考意义。

利用弹丸在膛内运动时排出部分火药气体以减小膛压是实现变威力发射的有效途径,在反恐防暴领域具有重要意义。根据经典内弹道理论及气体动力学原理,建立了变威力发射过程的内弹道数学模型,利用该模型编制计算程序对某防暴枪变威力发射内弹道过程进行了数值仿真,并研究了泄气孔位置、面积及气室容积等参数对初速、膛压的影响规律,数值仿真结果与试验结果有较好的一致性,验证了所建模型的正确性与可靠性,研究结果对变威力武器研制具有重要的指导意义。

针对火箭炮位置交流伺服系统转动惯量变化范围大,燃气流冲击力矩强等特点,建立发射动力学与电气耦合模型,研究火箭炮在伺服系统闭环状态下调炮、射击时位置控制系统控制特性。在系统位置控制中引入了非奇异终端滑模观测器,在火箭炮射击等情形下,对火箭炮系统外部干扰项进行估计,削弱控制量抖振,提高传统滑模控制方法对于外界干扰的鲁棒性。通过仿真计算与结果对比,所提控制方法鲁棒性强于传统滑模控制,控制精度优于PID控制。

以某速射武器开式弹链为研究对象,在UG中建立弹链的精确尺寸模型,并运用ABAQUS分析弹链的抱弹力及脱弹阻力,从而模拟抱弹力存在时弹链的应力云图和脱弹阻力的数值及变化规律。在仿真分析过程中重点研究了摩擦阻力对抱弹阻力的影响,并将结果与未考虑摩擦时的数值计算进行对比,得出在考虑摩擦阻力的情况下,脱弹阻力数值高出11.7%这一结论。仿真计算不但得到了脱弹阻力的时间历程曲线,而且还得出脱弹阻力最大值发生位置并不在抱弹部开口位移最大处这一结论。分析结果对弹链的结构设计具有一定的参考价值。

在某型顶置武器站的发射过程中,其非线性因素会对射击精度产生不可忽略的影响。在建立整炮发射动力学模型时,考虑了主要部件材料非线性的影响,将身管、弹丸、支撑架、耳轴和托架处理成柔性体;考虑了发射过程中部件相对运动的接触非线性的影响,在身管与支撑架间、自动机与摇架间、耳轴轴承滚珠与内外导轨间、上下座圈与滚珠间添加接触副;对全炮进行了单发射击的动力学仿真,利用实测数据对模型准确度进行验证,最后以三连发炮口振动特性为算例进行仿真计算。该仿真为顶置武器站定型试验提供理论参考。

针对多轮独立驱动车辆车轮容易出现打滑的问题,提出了一种基于模糊控制技术的驱动防滑控制方法。以某型8轮独立驱动车辆为研究对象,设计了驱动防滑模糊控制器,对8个驱动电机进行独立控制,通过试验获取三种典型路面的最优滑转率值,采用模糊估计法,对当前路面的最优滑转率值进行估计,电机输出转矩采用进行基于滑转率差值及其变化率的模糊调节。利用ADAMS所建立的车辆动力学模型与MATLAB中的控制模型进行联合仿真试验,对本文所提出的控制方法的可行性和有效性进行分析验证。

基于局部熵的目标检测与跟踪算法研究已有一些文章介绍,主要针对其应用、改进等方面。通过对点目标局部熵特点的深入研究,定量分析其在不同点目标对比度情况下的局部熵值变化,以及不同尺度子域对点目标作用,研究其中的相互关系,得出点目标的局部熵值定量分析算法。经不同灰度点目标与背景相同灰度差的情况下和具有相同对比度情况下点目标局部熵值的计算,验证了算法及分析的正确性。为点目标检测(如红外目标等)提供定量分析的基础。

利用Solidworks软件对两栖车辆进行三维建模,并进行了简化处理。对绕流场进行了划分,通过调整三个区域的相互位置,采用滑移网格方法实现了车体航行姿态的变化。在Fluent软件平台下,通过UDF程序监测浮力和重力、绕重心转矩为零的平衡关系,模拟出了在有无防浪板的情况下,总阻力、吃水深和纵倾角随速度的变化规律。从模拟结果看,速度较高时,间歇式防浪板有效的减少了总阻力、吃水深和纵倾角,提高了两栖车辆水上行驶的稳定性。

传统小口径舰炮的弹鼓装弹量有限,为保证射击后能够及时补弹,设计了一种新型弹箱,能够在低功耗的基础上实现自动化快速、连续补弹。介绍了弹箱的工作原理,利用CATIA建立弹箱的三维模型,并完成装配。考虑补弹过程中炮弹受力不能过大,通过ADAMS对该弹箱进行运动学仿真分析,重点分析了炮弹运动过程中的受力情况。分析表明:该弹箱能够实现自动的快速、连续补弹,从而提高补弹的速度,为今后补弹技术的研究发展奠定了基础。

针对中大口径迫击炮后装填发射时,弹药在膛内前窜的问题,通过研究膛内闭气与定位机理,并且以此为基础采用理论计算、试验验证的方法,研发了一种迫弹后装填的闭气与定位技术,该技术实现了迫击炮的任意角后装填和射击,赋予了迫击炮直瞄射击的新功能,同时为实现大口径迫击炮高速发射、自动装填等奠定了技术基础。

针对大功率永磁同步电机驱动器直流母线上的传导干扰导致驱动器难以满足国军标对电磁兼容性要求的问题,分析了驱动器直流母线上传导干扰产生的原因,设计了一个额定电压为56V、额定电流为100A的EMI滤波器,用于抑制驱动器直流母线上的传导干扰。通过分析滤波器的源阻抗和负载阻抗,根据阻抗失配原则,确定了滤波器的电路模型,并且对滤波器的插入损耗进行了理论计算。将该滤波器应用于某大功率永磁同步电机驱动器直流母线上,进行了电磁兼容试验。试验结果表明所设计的滤波器有效抑制了传导干扰,具有一定的参考应用价值。

在科研和生产过程中,炮口测速装置要在弹道炮和战斗炮上进行初速标定和测速误差检测,两个平台上初速标定系数的一致性问题、测速误差合格判断问题、合理的检测样本大小问题,应用概率论和数理统计理论及方法、语言去解释和处理。从炮口测速装置的工作原理出发,分析了影响测速误差的主要因素,确定了初速标定系数一致性判别准则和测速误差合格判别准则,在给定置信水平条件下,确定合理的检测样本大小,分析方法和思路对火炮其他试验(如初速检测、立靶密集度试验、弹药运输前后弹道一致性试验等)数据处理、指标合格判定具有借鉴作用。

在火炮发射过程中,抽筒子在冲击载荷作用下,经常产生疲劳断裂。为了实现有针对性的预防性维修,提出了一种冲击载荷作用下基于协同仿真技术的不规则零部件疲劳寿命预测方法。基于Pro/E和ADAMS建立了火炮射击过程的虚拟样机,并从定性和定量两个方面进行验证,仿真得到抽筒过程中抽筒子的载荷谱。结合有限元分析,计算抽筒子在静应力下的强度和寿命。在仿真载荷谱和有限元静应力分析的基础上,结合材料的S-N曲线,建立了抽筒子疲劳损伤与寿命预测模型,得到其危险部位的最小寿命。为了验证疲劳寿命预测模型的有效性,设计了由撞击试验台、传感器和信号测试分析系统组成的抽筒子疲劳寿命验证试验装置,根据抽筒过程和仿真载荷谱,合理确定撞击高度。试验结果验证了所建立的疲劳寿命预测模型的可信性。

针对火炮在靶场定型试验中需要检测回转半径尺寸的要求,提出了一种便于现场操作的基于测边网的火炮回转半径检测方法。在火炮检测现场布设测边网,采用条件平差的计算方法,建立条件方程式和法方程式,计算各边角的平差值,通过圆拟合得到火炮回转半径的尺寸。试验结果验证了该方法的可行性和有效性。

鉴于电磁发射试验对简易测速装置的需求,设计了一种多层锡箔靶测速系统,实现了对平面螺旋线圈电磁发射装置所发射运动板速度的实时测量。在此基础上进行了可行性发射试验和稳定性发射试验,并对试验中所测量速度的误差进行了计算和分析。试验结果表明,测速系统多次重复测量的误差小于8%,满足设计要求。

针对舰炮任务过程中维修保障模型构建与验证的复杂性,利用场景描述舰炮的不同任务阶段,并依据舰炮维修保障过程的特性,对适用的建模方法进行了对比分析,提出了行为树(BT)与面向对象Petri网(OOPN)结合的建模方法。将基本行为树改进为扩展行为树(eBT)方法,建立了典型任务场景下舰炮维修保障过程的eBT模型,并提出了将eBT模型转换为OOPN的方法。最后,给出了模型转换实例与模型仿真验证的方法,说明了模型构建与验证的可执行性。

扬弹系统是自动化火炮的重要组成部分,某火炮扬弹系统具有扬弹速度快、承受冲击载荷强等特点。在该扬弹系统中特别设置了防止异常冲击造成系统损坏的保险键,以往在该保险键频繁损坏后仅是简单更换。通过分析与研究该火炮扬弹系统过载和保险键剪断产生的原因,有针对性地提出技术措施与改进方案,同时根据扬弹系统传动装置工作条件恶劣的现状,探索与之相适应的保险键性能参数,恢复和保障了某火炮的使用功能,降低了扬弹系统的故障率,延长了火炮的使用寿命,为同类故障攻关提供参考。