轨道加速装置利用电能可以将物体加速到超高速,在高速滑动过程中会对轨道装置接触面造成刨削的损伤。刨削的出现会影响发射效果和降低装置寿命。考虑到轨道发射装置具有大电流和超高速度的特性,提出了一种新的刨削预测模型——电枢电动力驱动功率模型,在此主要通过紫铜电枢-紫铜轨道配对的不同电枢加速模式来验证预测模型的准确性,分析试验结果得到电枢电动力驱动功率模型比电枢速度预测刨削更准确,并提出了预防刨削的建议。

为了分析电磁轨道炮不同封装方式对身管封装性能的影响,建立全钢套连续封装方式和螺栓连接离散封装方式的身管分析模型,分析身管在3种不同上升速率的电流激励下,主导轨和身管密封部件的位移及应力应变。对比同一封装方式在不同电流激励下密封性能的变化,得到电流激励对密封性能的影响规律;对比不同封装方式在相同电流激励下的密封性能变化,得到不同封装方式密封性能的差异。分析结果认为,身管的密封性能主要取决于身管的结构,电流激励对身管密封性能影响较小,而螺栓连接离散封装方式更适合现阶段试验研究的需要。

火炮制退机是火炮的重要组成部分,为了减少经典火炮后坐液压阻力计算模型和制退机内部流场仿真模型简化对制退机内部流场分析精度带来的影响,通过建立基于Fluent的最大限度接近于实际情况的制退机内部流场模型,运用动态网格层变法和局部网格重构法并结合Profile文件设置动网格,通过仿真得出制退机内部流场的压力、速度等的瞬时分布;在对制退机关键部件节制环周围流场分析的基础上,对节制环磨损机理进行了研究,为今后的火炮制退机优化设计和延长制退机使用寿命提供了理论基础。

针对过强的太阳辐射会影响成像质量问题,分析了点目标反射太阳短波红外辐射过程以及目标、地球和太阳之间的几何位置关系,建立了大气层表面的太阳短波红外辐射模型,太阳高度角、太阳方位角和太阳入射角计算模型,以及地面点目标反射太阳短波红外辐射模型,对这些模型进行了仿真试验,揭示了太阳高度角、太阳方位角和太阳入射角随时刻的变化规律,太阳短波红外直射辐射、散射辐射和地面反射辐射随时刻的变化规律,以及点目标反射太阳短波红外辐射随时刻的变化规律,并利用试验图像验证了模型的有效性,为研究短波红外成像等提供参考。

为了使某加农榴弹炮高低机和方向机手轮更加符合炮手的操作舒适度要求,应用JACK软件创建了P5、P50、P95我国成年男性人体模型,将某加农榴弹炮三维优化模型导入JACK软件中,利用JACK软件中的人因分析工具,对人体的可达域、工作姿势、人体受力及快速上肢进行了分析,对某加农榴弹炮高低机和方向机手轮进行了人机工效评估。讨论了高低机和方向机手轮的高度、转动频率对炮手操作的影响,给出了不同百分位数炮手操作高低机和方向机手轮的最佳高度。

为分析某多管火箭炮高低锁杆的支撑效应,以多体动力学和柔性动力学理论为基础,建立刚柔耦合动力学模型,采用ANSYS和ADAMS软件,通过ANSYS软件柔性化锁杆内部零件,对高低锁杆进行简化,导入ADAMS软件,分别对有、无高低锁杆的多管火箭炮进行40发齐射发射动力学仿真分析。结果表明增加高低锁杆后,高低锁杆与液压高低机配合,可以将起落部分可靠地锁定在要求的射角上。

为了掌握某火炮自动装填系统中开式链传动输弹机的动力学特性,分析了输弹机的结构功能和运行原理,基于多体动力学分析软件RecurDyn,结合液压传动仿真软件AMESim,建立了输弹机的虚拟样机联合仿真模型并进行了仿真计算,根据仿真结果进行了输弹机系统动力学特性的分析,为其机构的下一步设计优化及故障分析奠定了一定基础。

某大口径火炮弹药自动装填系统装备有链式回转自动弹仓,其回转选弹过程运行不平稳,冲击较多,受力状况复杂。基于多体动力学软件建立自动弹仓的虚拟样机模型,对回转选弹过程进行仿真分析,得到链轮的速度、位移和扭矩曲线,以及接触力变化曲线。结果表明,弹仓运动响应呈现出明显的周期性波动,弹仓回转受冲击较大;通过改进导轨设计和改变链轮连接方式,可有效减小冲击作用,对弹仓的优化设计有参考意义。

为了提升直线感应加速器的发射性能,引入补偿器件以改善磁场分布。基于电磁场理论,建立直线感应加速器的数学模型,通过场路耦合模型进行有限元仿真,得到速度、位移及作用力的参考值,进一步地通过设置一种补偿器件用于提升发射效率,对比分析补偿器件在不同厚度、材料以及电枢不同装填位置时对炮口电枢速度的影响,从而得出一般设计策略。研究表明通过引入高磁导率低电导率的补偿器件可以显著提高发射效率,对直线感应加速器的参数选择和方案设计具有指导意义。

以某小口径自动武器拉壳钩为研究对象,在UG中建立三维模型,以ABAQUS为分析平台,运用扩展的有限元法对拉壳钩抽壳过程中裂纹的扩展乃至拉壳钩断裂进行有限元分析,并与试验结果相对比,验证了XFEM法在裂纹扩展中的可靠性,分析得到的应力强度因子和J积分与理论计算值吻合得很好,分析结果对拉壳钩的结构优化设计具有一定的参考价值。

针对火炮伺服系统中齿隙非线性影响系统稳态精度和动态性能的问题,提出了一种基于偏置力矩的双电机消隙智能PID控制。通过分析双电机消隙的原理,根据速度控制器的输出给出了偏置力矩的施加曲线图。偏置力矩计算模块的输出通过两个独立的电流环给两个电机施加偏置电流,使其在电机中产生偏置力矩,达到消除齿隙的目的。位置控制器采用智能PID控制算法,对积分机理进行了改进,克服了积分滞后的缺点。仿真结果表明,采用双电机消隙技术和智能PID控制能消除齿隙对系统的影响,保证伺服系统的稳态精度和动态性能。

针对现有文献对电磁炮轨道几何尺寸特性分析及优化设计研究的不足,建立了电磁轨道炮系统仿真模型,并对该仿真模型进行了验证;基于此模型分析了轨道几何尺寸变化对电枢出口速度及出口动能的影响,然后利用遗传算法以电枢出口动能为目标函数对轨道几何尺寸进行了优化设计。分析结果表明:电枢出口速度随轨道宽度、轨道高度及轨道间距的增加而减小,电枢出口动能随轨道宽度、轨道高度的增加而减小,随轨道间距的增加先增大后减小;通过对轨道几何尺寸进行优化设计,在一定程度上缩短电枢的出膛时间以及提高电枢出口动能。

在分析了一般活门缓冲装置的液动力基础上,提出了差动式活门改进措施,建立了缓冲器后坐过程及复进过程的二自由度二阶动力学方程,应用Matlab求解,获得了后坐过程及复进过程的动力学响应,结合实际试验测试,验证了该动力学模型建立的准确性,采用与制退机散热条件有关的修正系数方法,对单发射击时制退液温升进行了计算。仿真计算与实测误差满足工程设计要求,为气液结构仿真分析提供了理论指导。

用小波包变换对自动机振动响应信号进行时频分析,提出了对每层小波包系数进行小波尺度谱重排处理,计算了每层小波系数的排列熵,并以此作为自动机短时瞬态冲击时微弱故障信号的特征量,使用支持向量机对特征量进行故障分类识别,结果表明,该方法能有效地提取特征值并识别微弱故障,可较好地解决自动机的故障诊断问题。

为了解决弹道一致性评定中小子样情况下的样本正态性检验问题,提高评定结果的可靠性,推荐采用Shapiro-Wilk或Epps-Pulley正态性检验方法。采用蒙特卡洛随机抽样的方法,补充完善了Epps-Pulley检验中样本容量3≤n≤8时不同置信水平α下的零假设接受临界值;当α=0.05时,对7种典型分布计算了不同样本容量下两种检验方法的检验功效,结果表明检验效能相当。基于上述两种正态性检验方法,提出了一种小样本弹道一致性评定的样本顺次正态性检验方法,并给出了单组与多组情况下的检验流程,研究结果具有一定的工程指导价值。

针对大当量爆炸场试验中采用通断靶触发引起的操作繁琐、安全性差的问题,在对静爆试验中声、光信号的特征进行研究的基础上,设计了声光触发系统,为测试系统提供稳定、可靠的触发信号。声触发需要结合系统布设参数来设置相关的采集参数,以确保采集数据的完整性;对于光触发系统,由于有用信号的光谱与日光光谱部分重叠,造成二者无法完全分离,所以设计信号预处理装置及合理布设对整个系统的可靠性起到至关重要的作用。试验结果表明:TNT当量≥2kg时,声光触发系统布设在距爆心20m处,均可为测试系统提供稳定、可靠的触发信号。

针对用双经纬仪检测调炮精度时2台经纬仪视轴可能是异面交会的问题,提出了一种新的数据处理方法。通过2台经纬仪观测目标点的方位角、俯仰角和基线长度,解算出2台经纬仪视轴的异面直线方程;在公垂线上估计目标点的位置;用目标估计点的坐标解算出身管指向角。估计目标点位置时,综合考虑了经纬仪测角精度和经纬仪到目标点距离的影响。采用蒙特卡洛方法模拟结果表明:与传统方法相比,新方法的身管指向精度至少提高了3%,特别是在经纬仪测角精度相同时,身管指向精度在高低方向甚至能提高23%以上;与公垂线中点法相比,即便是经纬仪测角精度相同,新方法的身管指向精度在方位和高低方向上分别提高了0.3%和2.9%以上。模拟结果验证了该数据处理方法的可行性和有效性。

综述了中大口径火炮射击密集度研究现状,描述了火炮射击密集度理论分析及其试验研究的主要进展,给出了目前开展火炮射击密集度课题研究所采取的动力学建模方法、射击密集度预测方法、关键参数测试方法。归纳了多年火炮武器型号研制和火炮射击密集度攻关过程中,当采用制式弹药时,提高射击密集度性能所采取的加强火炮结构刚度、减小结合面间隙和膛内时期自由后坐的三项技术措施。讨论了影响火炮射击密集度的主要因素,在此基础上,对火炮射击密集度的研究前景进行了展望。

对国际当前武器系统采购现状进行分析,引入了4种中远程防空导弹武器系统,提出了作战数据与作战数据质量的概念及特点,构建了中远程防空导弹武器系统效能评估指标体系,运用层次分析法对4种武器系统的8种性能进行了效能评估。结果表明,4种武器系统性能排序基本符合当前国际军事实际现状,我国武器系统总体性能还有待进一步完善和加强。

无人化作战已成为现代战争的发展趋势,火炮无人化是当前众多学者研究和关注的热点。小口径火炮是现代陆军防空武器的重要组成部分,具备一定的地面正面冲突作战能力,基于小口径火炮的作战系统是一种多学科集成的新型作战系统。提出了几种典型环境下小口径火炮无人化作战方案设想,针对设想方案梳理出需要重点解决的几项关键技术,对小口径火炮无人化发展研究思路进行初步的探讨、总结并给出初步结论。