为提高班组支援武器模块化、通用化、系列化水平,减少部件品种,降低装备成本,提出了一种12.7mm大口径机枪与25mm口径榴弹发射器通用弹性枪架方案,建立了两种武器系统的有限元分析模型,计算了其固有特性和连发射击时的膛口振动响应,分析了该弹性枪架对两种班组支援武器的振动匹配和适应性问题。计算结果表明:两种武器系统各阶振型基本一致,固有频率差异不大,刚度匹配合理;连发射击时膛口的最大位移都偏大,但在弹丸出膛瞬间,其膛口位移都在一定范围内,系统动态稳定性良好,动力匹配合理,能满足发射响应和射击精度要求。该弹性枪架可兼容上述两种武器,采用同一枪架是可行的。

弹丸挤进过程是火炮发射继点火传火之后的起始阶段,弹带结构对弹丸挤进过程有一定的影响。针对某大口径火炮,基于Hypermesh和Abaqus建立5种宽度弹带的挤进过程有限元模型,采用载荷幅值子程序的方法,联合求解内弹道方程组和非线性有限元过程,计算火药燃气压力作为载荷边界条件,进行数值模拟计算。研究结果表明,在相同装药条件下,弹带宽度对挤进终了速度影响较小。较宽弹带受到挤进阻力和摩擦力较大,对应的挤进压力较大,全弹带挤进耗时较长。综合考虑身管寿命、火炮保养和弹带制造成本,59mm是5种工况中较为理想的弹带宽度。

坦克炮作为直瞄武器,其初速的下降对射击精度影响很大,因此在射击前需要通过火控系统对初速加以修正。通过对目前几种火炮初速的修正方法进行归纳,指出方法的不足之处。提出了基于灰色系统理论的坦克炮初速修正方法,鉴于身管磨损量属于随机振荡序列,需要对模型进行优化,变换处理磨损数据,建立了适用于坦克炮身管磨损量的GM(1,1)灰色预测模型,通过某型坦克炮试验数据验证了预测模型的准确性,并利用拉格朗日插值的方法计算相应磨损量下的坦克炮初速减退量。

从降低制导武器成本和体积的角度出发,在GPS接收机和x轴陀螺仪等少量信息的基础上,根据双旋弹的抛物线飞行特性,提出一种基于调整固定翼鸭舵控制力矢量方向进行弹道修正的制导算法。此种制导方式并不需要精确的弹体姿态信息,通过GPS接收机数据估算弹体的当前姿态,并通过弹体的静稳定裕度保证飞行稳定性,实现落点偏差的有效修正。最后在分析姿态信息采集算法的误差范围的基础上,对制导控制算法的适用性进行了分析与验证。

针对轮式车载火炮火力与底盘系统匹配性能评估难的问题,将模糊综合评判法引入到火炮火力与底盘系统匹配性能评估中。通过分析车载火炮火力与底盘系统的匹配评价因素,建立了相应的匹配评价体系。应用AHP法获得各评价因素权重系数,基于模糊综合评判法建立评估模型,综合专家经验确定各评价因素的隶属度函数,实现了对车载火炮火力与底盘系统匹配性能的定量化评估。计算结果表明了车载火炮火力与底盘系统匹配性能评估的可行性。

在未来战场上,轻便、机动、灵活是地面武器系统的重要特点,对于突击炮,实战中将面临着因敌我双方高机动而使火控系统效能下降的挑战。为应对挑战,笔者通过分析解命中模型误差,建立误差仿真模型,并应用仿真模型计算不同作战条件下的射击提前量误差和命中概率,依据仿真结果分析误差影响规律并提出在实战条件下提高武器作战效能的措施。

基于某低成本制导火箭弹工程的研制背景,研究了制导火箭弹在飞行过程中不同坐标系间的转换关系。为了消除转换过程中的精度损失,深入分析了转换误差产生的原因;考虑弹载制导控制系统的实时处理能力,提出了一种适用于低成本制导火箭弹的坐标转换方法,并成功应用到数值仿真中。仿真结果表明:该方法能很好地兼顾误差和运算负荷,适于制导火箭弹的工程应用。

针对某型高射机枪高速自动机多因素、多层次综合评估问题,构建了结合层次分析与模糊论的综合评估方法。利用学科专家意见法建立高速自动机评估因素体系,依据学科专家建立底层评估因素的模糊评估矩阵,采用层次分析法拟定出各层评估因素的权值,并通过一致性检测;底层评估结果即用作上层模糊评估矩阵,依据对应层的权值实施评估,获取此层评估结果。逐次进行运算直至最顶层,获得自动机评估量化结果与结论。将某型高射机枪自动机作为典型对其有效性进行了检验,结果表明该模型对于各个因素进行综合评估是科学有效的。

由于受海上特定条件的影响,两栖装甲车辆海上射击与陆上射击有很大不同。因此,采取正确的方法实施射击是提高两栖装甲车辆海上作战能力的关键。根据海浪及车体的运动规律,结合两栖装甲车辆火控系统的特点及作战人员海上实际操作控制能力,定量与定性分析相结合,提出一种新的两栖装甲车辆海上射击的方法,便于把握两栖装甲车辆海上实施射击的时机和节奏,从而更好地提高两栖装甲车辆海上射击的效率。

火炮发射环境易引起弹载电子设备的损坏,为了确保测试工作的可靠完成,设计了弹载测试装置电路模块抗冲击振动的缓冲防护结构。通过建立弹炮耦合模型及测试装置的有限元模型,采用数值计算模拟了弹丸发射过程并分析了测试电路的应力分布状况;从应力波传播及能量吸收的角度探讨了缓冲机理,初步设计了弹载测试装置缓冲防护结构;利用iSIGHT与ABAQUS的联合仿真优化,对缓冲防护模块进行了结构参数优化,优化后的测试电路防护结构最大应力降低了65.1%,缓冲防护效果显著,对该类结构的设计研究具有一定参考价值。

针对某型小口径自动炮的炮口初速测量困难的问题,设计了一种基于相位法的炮口初速测量系统。介绍了测量系统的基本原理和测试流程,使用集成金属接近探测器CS209A和模拟锁相环NE564搭建硬件电路,由锁相环电路输出经CS209A获取的弹丸通过炮口两确定距离上的感应线圈时产生的始末相位的相位差信号,并采用LabVIEW编写的处理软件对采集的相位差信号进行分析计算,获得弹丸炮口初速。试验结果表明,该测量系统测试结果可靠,适合部队推广使用。

设计了一种时间同步软件,该软件能够使某火炮总线网络系统实现同步控制。它的硬件平台以X86为核心,配合网络协议芯片,硬件定时终端及外部接口组成。在其上移植VxWorks实时操作系统,并对VxWorks的启动、中断与时钟管理、存储与总线管理等进行了详细论述。在VxWorks开发调试环境Tornado2.2中首先创建时间同步消息结构体,然后利用UDP套接字实现时间同步消息的组播通信,终端节点根据消息内的时间信息进行同步。该嵌入式软件应用于某火炮总线网络交换机,并进行了性能评估,结果表明该软件满足系统对时间同步精度的要求。

针对军用运输机空投任务,基于重装空投过程的动力学分析,运用分离法将飞机与重装作为两个独立的实体、降落伞与重装视为一个整体,构建了在无控条件下机-物与伞-物两部分的动力学模型,结合视景仿真技术,使用Unity3D为开发引擎研制了一套包含飞机飞行动力学模型、重装出舱动力学模型、降落伞空投动力学模型及其关键数据实时显示、记录与打印的可视化虚拟环境,以计算数据驱动三维模型完成整个空投过程的关键动作,弥补了数值仿真系统不直观的缺点,增加了视景仿真系统的近真实性。结果表明:该视景仿真系统可以近似真实地还原空投过程、准确完成空投动作,为重型装备空投的分析与评估提供了参考。

介绍了舰炮瞄准装置操控界面设计中的优化设计方法及应用,在充分考虑操作人员、设备及工作环境相互作用的前提下,以人机界面的匹配优化为总体目标,以操控台几何尺寸和各个功能单元几何可布置区域为条件,依据人机工学和人机界面最优化设计原则,参考国内战士人体模型的数据,分析操作手和操控设备的显示单元、操控单元的数据特点,以人体模型尺寸、环境使用条件为变量规划出每个单元的各器件的约束条件,确定了瞄准装置单兵操作的操控台人机界面优化设计模型,并进行工程设计。

复进机作为火炮反后坐装置的重要组成部分,其性能好坏直接影响到火炮战斗力。针对火炮反后坐装置工作可靠性与复进机内部压力密切相关这一工程实际问题,设计了一种可以实时反映火炮复进机内部压力变化规律的压力监测系统。该系统利用了现代传感技术、无线传输技术以及单片机技术,实现了建制规模火炮复进机压力数字化检测与管理,为火炮反后坐装置常态化检测、维护和保养提供了便捷的信息化管理平台。试验结果表明:该设计可靠实用,符合火炮射击过程,为反后坐装置后续故障诊断奠定了基础。

为解决身管疲劳寿命试验时间长、费用高等问题,提出对身管进行加速寿命试验。基于蒙特卡洛方法对身管疲劳寿命的加速试验进行模拟,得到身管疲劳寿命的分布规律,同时对加速试验的基本假设进行验证,并估计出加速模型的参数。研究表明,身管的疲劳寿命在不同加速应力水平下均服从对数正态分布,加速因子与应力水平呈指数关系,通过加速模型估计的正常应力水平下身管疲劳寿命值与试验值之间的误差较小,验证了身管疲劳寿命加速试验的可行性。该研究为今后开展身管疲劳寿命的加速试验以估计身管疲劳寿命提供了一种理论方法。

为准确计算和判断火炮高低齿弧的动态受力,减小工程类比计算产生的误差,避免出现设计强度不足的问题,以某火炮为对象,介绍了一种通过应变测试得出高低齿弧力的方法,给出了在后坐阻力、平衡性能和排空回方向等不同条件下高低机主轴扭转应变的动态响应测试曲线。测试结果表明:火炮后坐期间高低齿弧力曲线存在波谷与波峰的交替,最大值发生在后坐终止点;与测试算值相比较,传统计算值存在很大的误差;高低齿弧受力的动态测试值,可为确定火炮高低机射击载荷和优化结构设计提供可信数据。

针对描述产品故障规律的函数很难获得和基于产品故障规律进行定时维修间隔期优化的方法在实际应用中有一定困难的问题,研究了基于产品关键零部件技术状态的定时维修间隔期优化方法。分析了基于关键零部件技术状态信息优化定时维修间隔期的思路,介绍了基于关键零部件技术状态信息评估定时维修方案合理性的方法,分别建立了维修不足和维修过剩时定时维修间隔期的优化模型。