为深入研究被动电磁装甲的防护机理,进行了脉冲电流作用下金属射流受到的箍缩电磁力作用研究。通过频域分析方法得到了脉冲电流在金属射流中的电流密度分布,并结合反趋肤效应现象研究了射流受到的等效表面电磁压强随半径以及电流密度分布的变化规律。通过数值分析表明:脉冲放电的下降沿出现反趋肤效应时,金属射流受到的等效表面电磁压强大于相同电流时出现趋肤效应时的值。通过被动电磁装甲试验验证了脉冲电流产生的箍缩电磁力的作用效果。在注入脉冲电流的情况下,射流在后效靶板上的穿孔直径明显比不加电情况大。上述研究进一步完善了被动电磁装甲对破甲弹的防护机理,对被动电磁装甲的应用具有一定的指导意义。

火箭炮伺服系统为方位和俯仰两轴耦合的伺服系统。为研究发射时的两轴耦合问题及燃气流冲击强干扰影响,建立了火箭炮伺服系统双轴转台动力矩方程和耦合系统微分方程,采用基于自抗扰技术的解耦控制方法设计了扩张状态观测器及虚拟控制量。通过扩张状态观测器估计系统总扰动并进行实时补偿,通过虚拟控制量得到实际控制量对耦合系统进行控制。仿真结果表明,基于自抗扰技术的解耦控制提高了火箭炮伺服系统跟踪精度,使系统在两轴负载转矩耦合效应和燃气流冲击下有效地抑制了发射平台振动,满足控制性能指标,对火箭炮两轴耦合控制问题具有一定的理论意义和实用价值。

电磁轨道炮发射时导轨在电磁斥力作用下向外侧扩张,这种扩张作用直接影响着导轨与固体电枢接触性能。身管结构设计需要对电磁斥力引起的导轨分离量进行限制。利用材料弹性理论对某预紧型电磁轨道身管在预紧力与导轨斥力综合作用下的结构形变进行了理论分析,提出了预估载荷、预紧系数、载荷系数和结构参数等概念,导出了基于导轨分离量和以上参数间的预紧机理数学解析公式,进行了ANSYS仿真。计算结果表明,预紧技术作为一项重要工程技术可以大幅提高身管径向刚度,减小电磁斥力作用下的导轨分离量。预紧机理的数学解析有助于在身管设计和制造阶段更好地理解和控制导轨分离量。

某反器材步枪膛口装置为两腔冲击式制退器,由于结构设计原因,枪手在射击时,制退器后喷的火药燃气会产生较大的冲击波﹑声响及火焰,对射手容易造成伤害。为了解膛口装置制退效率的影响因素,优化其结构使其在相同制退效率下,减小冲击波等对射手的伤害,根据三维非定常Euler方程,利用Fluent软件对弹丸飞离改进后膛口装置时的流场建模并进行仿真,并利用Matlab软件编程对其制退效率进行了数值计算,两者结果相符。结果分析表明:优化后制退器可在保证相同制退效率下,有效地减小冲击波大小,可为解决同类问题提供有价值的借鉴。

根据火炮结构设计的特点,利用计算机辅助设计技术,将火炮身管的设计计算和实体建模集成在一个设计环境下进行,可无缝衔接各个设计环节,自动完成零件的参数化建模,从而可提高设计效率。基于Pro/TOOLKIT对Pro/E进行了用户界面的定制,同时利用C++完成Pro/E与Matlab的接口设计,在Pro/E环境下实现了火炮身管的设计计算,并根据计算的外形尺寸数据自动完成身管的实体建模。此方法也可为火炮其他零件的设计与参数化建模的集成设计提供参考。

针对高功率脉冲电源对电热化学炮负载的特殊需求以及现有控制器的不足,设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的NiosII嵌入式控制系统,从而有效调节脉冲电源的放电波形。采用自顶向下的模块化设计方法,通过VHDL语言设计了一种高性能控制器的IP核,并进行仿真验证。该控制系统能产生多路可调的脉冲触发信号,能较好地控制执行设备,其时序差可进行纳秒级调整,同时系统提升了可裁剪性、抗干扰能力和控制精度。仿真试验结果表明,系统工作可靠,精度得到提高,能够较好地满足系统在强电磁干扰下的运行要求。运用仪器仪表技术,简化了系统硬件组构,保证了系统控制的实时性,也为补偿脉冲发电机的测控提供了一种新方法。

为了实现在炮口不便于安装炮口装置的武器平台进行信息装定,提出了一种在弹链上进行射前引信感应装定技术。针对引信感应装定的能量和信息一体化传输的特点,建立了基于电磁感应耦合的引信电路能量与信息非接触同步传输技术的通信模型,进行了射前装定信息感应耦合回路模型分析与匹配计算,具体介绍了装定信息编码、装定信息发送与引信电路信息解码控制流程。最后通过试验验证了该方法能有效、正确地实现引信信号的装定,具有一定的抗干扰能力。

高压试验室前端高压充电回路和后端监控电路之间距离为50~80m,高压充电回路最高充电电压为20kV,为了使整个充电系统能够安全稳定工作,研制了基于电压/频率(V/F)、频率/电压(F/V)转换原理的光纤隔离型高压监控电路,实现了高压充电回路和监控电路之间的电气隔离。论述了该电路的结构、原理、硬件设计以及试验结果。实际运行表明:光纤隔离型高压监控电路线性度好,传输精度高,电压显示误差小于5%,维修方便,调试简单,有效地实现了前端高压充电回路和后端监控电路之间的电气隔离,提高了试验人员和后端设备的安全性。

弹丸起始扰动对火炮射击精度有重要影响,为了减小弹丸起始扰动,建立了某大口径轻型牵引炮弹炮耦合全炮动力学参数化有限元模型,由弹丸出炮口时刻弹丸的角位移、角速度表征弹丸起始扰动,构建优化目标函数,对火炮结构参数的影响程度进行灵敏度分析;同时利用径向基神经网络近似模型方法对弹丸起始扰动进行优化研究。结果表明,摇架臂板厚对弹丸起始扰动影响显著,优化后弹丸出炮口时刻弹丸角位移和角速度均明显减小。该结果可为火炮结构设计提供理论依据。

为了提高目标跟踪系统的性能,在吸收雷达和红外跟踪传感器各自优点的基础上,提出一种雷达/红外传感器信息融合方法,该方法综合了雷达测量信息全面以及红外测角精度高的特性,对雷达与红外量测进行融合形成融合量测,基于融合量测设计了状态估计滤波器。在不同假设条件下,分别对融合系统与单传感器跟踪精度进行了仿真比较。结果表明:融合系统的跟踪精度高于单个传感器的目标跟踪精度,可有效提高目标跟踪精度。

针对舰炮抽壳机构的结构特点,建立了抽壳机构的有限元动力学仿真模型;得到了抽壳力随时间的变化曲线和药筒速度随时间的变化曲线;分析了抽筒模板位置变化对药筒速度的影响。分析结果表明,随着抽筒模板的下移,药筒速度会逐渐减小,下移幅度小于3mm时,药筒速度减小的幅度不大,不会影响抽壳效果;下移幅度大于3mm时,药筒速度大幅度减小,严重影响抽壳质量甚至无法抽出药筒;抽筒左右位置的的变化对药筒的速度影响较小,不会影响抽壳质量。

抽筒子是火炮进行抽筒的关键部件,其可靠性直接影响火炮的持续战斗力。为降低抽筒子的应力峰值,利用ABAQUS软件的优化模块,对凸轮式抽筒子进行拓扑优化和形状优化,并将优化后的抽筒子导入ABAQUS中进行瞬态动力学仿真,对比优化前后抽筒子工作情况。结果表明,经过两轮优化后,抽筒子最大应力下降了31.2%,变形增大了11.2%,质量减小了13.5%,最大抽筒速度下降了3.13%。优化后模型的抽筒特性改变很小,抽筒子应力均下降到安全范围内,其工作可靠性有所提高,抽筒子的优化分析对类似结构设计有一定的参考价值。

为保证火炮射击精度,火炮系统应满足射击稳定性条件。通过分析全炮的拓扑结构,建立火炮刚柔耦合动力学模型。考虑身管、摇架和上架的变形,取3部件为柔体,其余部件为刚体,分析火炮射击稳定性。建立火炮射击稳定性敏感度分析模型进行总体参数灵敏度分析,寻求对射击稳定性影响较大的设计变量。采用遗传算法对火炮射击稳定性进行了优化,有效降低了下架前座盘跳高,提高了射击稳定性。该动力学分析和优化为火炮的总体设计提供一定的理论依据。

复拨器拨动子和拨动子轴是炮闩击发装置的关键零部件。复拨器拨动子支臂和拨动子轴支臂作用处磨损是导致不能开闩故障的常见原因。为了实现及时有效的预防性维修,采用其材料PCrNiMo钢制作销试样和盘试样,在MMS-1G型销-盘式摩擦磨损试验机上进行摩擦磨损试验,研究高速、高载、干滑动摩擦条件下的摩擦磨损特性与表面磨损机制,拟合得到磨损失效规律。在Pro/E和ADAMS环境下建立炮闩虚拟样机,基于动力学仿真获取复拨器拨动子支臂和拨动子轴支臂在自动开闩时的载荷谱,通过零部件外廓的离散化和外廓重构,预测其磨损失效寿命,为实现预防性维修提供决策依据。

利用多维状态特征参数对装备故障风险的强相关关系,采用威布尔比例风险模型建立了状态维修决策模型。针对典型比例风险建模过程中参数估计方面存在的缺点,采用基于遗传算法的参数估计方法,提高了建模精度。针对检测间隔期决策,提出通过确定状态劣化阈值,在状态劣化阶段实施动态检测的检测策略,建立了区间型检测间隔期优化方法;针对维修行为决策,将失效风险阈值与状态检测间隔期阈值相结合维修行为的综合决策,提高了决策的稳定性。以某发动机为例对状态维修决策方法的有效性进行了验证。

根据某自动机工作原理和试验情况,分析故障现象,建立了各故障现象间的关系框图,通过详细推理分析和验证,还原故障发生过程。经多方排查验证,最终确定故障原因为左供弹接口和进弹机交接处有负间隙现象,高速进弹时碰撞炮弹药筒口部使外形异常,推弹时受阻,引起后续相关零部件工作异常,进而造成连锁式损坏和最终停射故障。经分析和多次模拟试验,改进优化供、进弹交接处间隙,通过多门炮射击试验验证,再未出现类似停射故障。

面对日益精准、快速的反舰导弹,论述了发展中口径舰炮反导能力的必然性和提升中口径舰炮射速的必要性及可行性,提出了在高发射速率下中口径舰炮远距离多发同时弹着拦阻射击和近距离穿甲破片直接命中拦截的反导射击方法,并对两种射击方法进行了简要分析,分别描述了多发同时弹着空炸形成的破片域和穿甲破片弹的特点。

分布交互体系结构如DIS、HLA、TENA等解决了各自领域内的互操作问题,但体系结构间不一致的数据格式、不匹配的元模型和不同的仿真服务等因素阻碍了体系结构系统间的互操作。通用网关可将不同体系结构的仿真系统互联,通过通用数据交换模型实现异构系统间对象模型间的互操作,是当前最理想的互联方法。设计的通用网关架构包括接口服务、通用数据交换模型、模型映射模型和状态池,其中通用数据交换模型是网关具有通用性的关键。通过HLA-TENA原型系统的试验,验证了通用网关的性能,找到了影响网关性能的主要因素。

传统的旋转药室利用管退式自动方式,这种自动方式结构简单,有利于使用浮动机原理的优点,但受到重力影响较大,需设计专门的重力补偿装置。针对这一现状,设计了一种导气式旋转药室,利用药室的旋转来完成火炮的开闭锁动作,将进弹的方向由传统火炮的纵向进弹改为横向进弹,不仅能大幅减小火炮的纵向尺寸,而且易于药室燃气密封。应用ADAMS动力学仿真软件,对旋转药室的自动机部分进行仿真,仿真结果表明该结构在原理上是可行的。

针对现阶段虚拟现实引擎平台通用性不强、虚拟训练系统过于复杂而导致的训练系统应用环境受限的问题,提出了基于3D小游戏理念的虚拟操作训练系统,该系统利用跨平台开发引擎Unity3D进行开发,以达到简化设计,增强趣味性,提高系统移植性的目的。从经济性和使用效果的角度考虑,提出了在便携式平台上采用手势触摸技术实现虚拟操作训练的新途径。重点研究了系统实现的关键技术,包括利用C#开发系统通用体系结构,以及利用FingerGetures插件实现多任务手势交互操作,进一步通过装备模型对象处理,场景驱动编程,实现了系统运行。实际应用结果表明,该系统不仅能满足虚拟训练的需求,同时也为在便携式平台上尝试手势触摸技术实现虚拟操作训练提供了一定的借鉴。

<正>~~

<正>~~