为深入了解狙击步枪枪弹参数、误差对弹头膛内运动过程的影响,基于非线性有限元法建立了某型狙击步枪弹/枪相互作用数值计算模型,并通过试验验证了模型的正确性。重点考虑了弹头结构参数与材质、弹/药参数误差对弹头膛内运动的影响,定性、定量地分析了参数及误差对弹头膛内摆动角、轴向受力、膛压及初速的影响规律,揭示了狙击弹参数及误差与弹头膛内运动间的关系,有利于提高对狙击弹设计工作的认知水平。

传统的制退机流体与结构相互作用研究一般只注重于对内部流场的仿真分析,但都忽略了流体对结构的作用,仅将流场模拟的压力数值等同于结构所受压力,分析并不全面。文中通过建立制退机流场与结构场的耦合模型,在ANSYSWorkbench一体化平台上,将内部流场数据传递给制退机结构场,运用Workbench集合的ANSYSMechanical进行瞬态的固体分析,得出结构体所受的应力应变数据,为制退机结构设计提供了理论依据。

反后坐装置布局对火炮的总体性能有重要影响,为了定量分析不同反后坐装置布局方案,建立了某火炮反后坐装置典型布局方案的有限元模型,对火炮主要架体进行了结构刚强度数值计算和对比分析。研究表明制退机和复进机空间对称布局方案有利于提高火炮刚强度,进一步的非线性有限元动力学数值计算及分析表明,这种布局方案也有利于减小对炮口振动的影响。

针对目前理论和试验难以解决的三层结构的钢心弹丸在挤进枪管过程中的应力、转速和摆动问题,以某大口径枪械弹丸挤进过程为例,建立了弹丸和枪管的有限元模型,使用Johnson-Cook材料本构关系,运用动力显式方法对弹丸挤进过程进行了模拟,得到了弹丸的挤进阻力,展现了弹丸被甲表面刻痕的成形过程,研究了弹丸的应力情况和转速,并分析了弹丸在挤进过程中的摆动状况。分析结果可为优化坡膛结构,在满足武器要求的前提下改进弹丸形状以提高弹丸的稳定性提供理论参考依据。

为了得到导弹无依托发射时场坪的动态响应,基于ABAQUS大型有限元软件,采用塑性损伤本构建立发射场坪非线性精确数值有限元模型,分析了导弹发射状态下的动态响应。研究结果表明:在导弹垂直待发射阶段,后支腿处的应力和沉降较大,发射平台将呈现前高后低姿态;在导弹垂直发射阶段,发射筒底部处场坪沉降较大。研究结果可为导弹无依托随机发射场坪适应性评估提供理论支撑。

通过对某航炮自动机缓冲器结构中影响后坐力的弹簧刚度、弹簧预压量、液压阻尼系数等主要参数进行优化分析,基于Matlab编程,解算分析了某航炮自动机的后坐复进运动,求得了最大后坐位移约束条件下的最大后坐力优化解。结果表明:自动机最大后坐位移与最大后坐力是相互制约的两个因素,仅仅通过结构参数优化难于达到预期目标;在最大后坐力满足要求时,使得后坐位移增大超出预期。研究结果为缓冲器结构设计参数选取提供了参考。

针对实际弹靶试验中存在的靶板不规则和固定方式对试验结果的不确定影响,采用数值仿真的方式对靶板在不同的边界条件和不同几何尺寸下的弹丸耗能做了对比研究。将500mm×500mm×25mm靶板四周完全固定作为基准,通过改变靶板几何尺寸和四周的固定方式,研究在入射条件不变时弹丸出靶速度和弹丸动能消耗的变化,得到的结果显示,平头弹侵彻过程中的耗能较球头弹和锥头弹更多,但靶板面积的变化对耗能比的影响不大,依仿真结果对相关试验方式给出了具体建议。

为提高某型火炮新型模块化药仓旋转选药控制的性能,基于传统PID控制算法,提出一种改进型PID控制算法。通过合理的线性化和简化处理,建立了药仓选药系统的数学模型,在此基础上,设计了基于改进型PID算法的位置环控制器,比较分析了设计的控制器和传统PID控制器在位置伺服系统的控制性能,在Maltab仿真环境下进行了建模和仿真。仿真结果表明:该算法能够提高系统型别,具有较小超调量及稳态跟踪精度。

为深入研究作战路面特性和分析各种测试方法的可行性和优缺点,基于车辆地面力学、土壤力学、多体系统动力学,使用Fourier逆变换法重构行驶路面,借助三维建模软件CREO和多体系统动力学分析软件ADAMS建立自行火炮和测量系统模型。通过在等级路面行驶仿真获得测试数据,再由得到的仿真数据进行计算和数据处理,验证计算结果后分析不同的测量方法,比较得出实用性结论。分析结果可为作战路面环境参数测试与构建技术研究工作提供参考依据。

在高炮武器系统空情信息处理算法研究中,如何有效地模拟量测航迹是一项基础工作。提出一种基于战场态势的分段合成、多目标量测航迹模拟方法。建立一种基于大地坐标系的高炮武器系统空情信息处理的典型态势方案。提出4种典型的分段航迹模拟模型,并对分段航迹进行合成。进一步提出基于正态分布的嵌入方位、高低、距离误差的分段量测航迹模拟模型。仿真结果表明该方法的有效性,可为高炮武器系统空情信息处理下一步研究提供模拟信息源。

火炮空回角是影响射击精度的重要因素。针对炮身构造与设计理论进行空回角计算时效率低的问题,在火炮起落部分受力分析基础上,推导了空回角的强迫阻尼振动方程,根据空回角在欠阻尼特性下将产生振动的特点,运用Laplace变换得到解析解。给出仿真算例并研究了不同结构与物理参数对火炮空回角的影响规律。研究结果对于提高火炮空回角计算效率具有一定意义,同时也为火炮设计及射击诸元实时修正提供了理论依据。

常规模糊控制器对系统的控制方式完全基于启发式的控制,对超调量的回调速度较慢。以武器随动系统和模糊控制为背景,提出一种基于参考模型的自适应模糊控制器以改善其控制性能。利用参考模型与系统过程的递归方程式的关系,确定自适应模糊控制器的单点输出值,从而克服启发式控制方式在小误差范围内灵敏度差的缺点,达到加快系统的过渡时间和增强系统的速度跟踪性能的目的,最终使设计的控制器对武器随动系统的控制效果达到其技术指标的要求。仿真结果验证了所设计的控制策略的有效性。

针对新一代自行武器的电源需求,提出了4kW分布式DC28V电源方案,通过分析分布式供电电源技术及大功率DC/DC电源设计方法,采用IPOP电源拓扑结构,应用双环控制平均电流法实现整个分布式电源的并联匀流。仿真结果表明,该双环控制匀流方案可行,为大功率分布式电源设计提供可行性依据,进而为双电源供电体制在新一代自行武器中的应用提供了技术支持。

针对以液压为动力源的火炮后坐模拟试验方法是否与实弹射击相似的问题,提出了基于关键参数的模拟相似度评估方法。根据火炮结构原理及运动特性,选取最大后坐位移、最大后坐速度等5个关键参数为相似元,采用对比最值的方式计算各关键参数的相似度值,采用区间层次分析法计算各关键参数的权重系数,最后开展模拟相似度评估。评估结果验证了该试验方法的有效性,为动力后坐模拟试验装置的进一步应用提供了可靠依据。

常规的自动武器结构动力学计算所引用的恢复系数为定值且取值范围较大,从而导致理论计算和样机测试结果常有差距。为了研究自动武器零件在射击过程中的碰撞行为,组建了一套实验装置,模拟了自动武器常用的高强度材料在单自由度、面接触仿真条件下的碰撞,通过激光测振仪测试模拟零件的速度变化,从而获取恢复系数和接触时间等参数,分析了该条件下的动力学相应规律。研究结果表明,碰撞的恢复系数和接触时间受多参数影响。

测试与评价了某型车载榴弹炮底盘平顺性,为其振动控制与设计改进提供技术参数。连续记录车载榴弹炮在两种路面条件以不同速度行驶时座椅座垫上方、座椅靠背处、脚支撑面处的三轴向振动信号,并对试验记录到的数据进行频谱分析,得到0.5~80Hz频率范围内各测点三个轴向的1/3倍频带振动加速度均方根值,分别按照国军标的相关规定计算、查表得出驾驶员"舒适性降低限-允许暴露时间"及驾驶员的主观感觉。试验结果表明,该车载榴弹炮以30~80km/h行驶时驾驶员全身振动暴露的"舒适性降低限-允许暴露时间"为0.25—1h,驾驶员的主观感觉为不舒服或很不舒服。该车载榴弹炮系统底盘平顺性需进一步提高。

某型舰炮保险机构可以防止转弹机在关闩状态或药筒未抽出状态下转弹,从而避免引发炮弹碰撞闩体或药筒等安全事故,它是保证射击任务顺利完成的关键因素。某试验中,该机构在首发装填时出现误动作,转弹机在转弹过程中卡在了活门与保险机构上,导致射击任务中止。通过故障树分析,确定了炮尾轴孔和止动器同轴度超差、定位器质量大及弹簧1簧力偏小是造成此故障的主要原因。整改方案中对相应弹簧进行了调整,并进行了多次试验,解决了保险机构误动作的故障。

快速、准确地对火炮修后水弹试验评估与诊断是火炮水弹试验的重要环节。基于火炮结构原理,对火炮水弹试验故障树进行分析,在把握火炮水弹试验故障总体原因基础上,建立了基于RBF神经网络的火炮水弹试验故障诊断模型,并以某新型火炮水弹试验为例,对人工设置的故障进行了故障诊断,诊断结果表明了所建立诊断模型的正确性,以及诊断结果的可信性,该诊断模型可应用于火炮水弹试验工程实践。