为了研究水下高速射弹在运动过程中空化器形状对减阻特性的影响,基于Rayleigh-Plesset单一介质可变密度混合多相流模型、6DOF动网格技术,对带不同空化器射弹的水下动态运动进行了分析研究。分析了不同空化器的超空泡射弹在空化和全沾湿两种情况下减阻特性和空化数变化。结果表明圆盘空化器直径为0.5mm的减阻性能最佳,而圆锥空化器圆锥角为60°的射弹平均减阻率最佳;对比两种空化器结构的射弹,在一定的范围内,圆盘空化器更适用于水下小口径高速射弹。本研究结果对水下高速射弹动态减阻特性分析具有一定的参考价值,并为空化器的优化提供了一定的指导方向。

为研究射弹弹裙结构参数对挤压阻力的影响,建立了锥膛炮的身管及射弹耦合模型。分析了弹裙受到的阻力及弹后空间变化的火药气体压力分布情况,将此作为力载荷作用于模型。塑性材料选用广泛采用的Johnson-Cook本构模型,采用有限元软件ABAQUS的动态显式算法进行求解,将仿真结果与内弹道编程计算出的位移、速度结果进行对比,验证了仿真模型的正确性。探究了不同弹裙锥角、不同弹裙尾部宽度和两者同时变化对挤压变形阻力的影响。结果表明,不同弹裙结构参数对挤压阻力有较大影响,最大挤压阻力与弹裙总长有关。

惯容器-弹簧-阻尼(ISD)悬架是一种在传统被动悬架基础上增加了惯容器元件的新型悬架,其隔震效果显著提升。依据惯容器元件数学模型,提出一种基于ADAMS软件的等效惯容器模型建立方法,建立了基于二级串联型ISD悬架的轻型车载武器虚拟样机模型,通过惯容器试验数据与现有车载武器装备的试验数据对比,验证了等效惯容器建模方法以及车载武器虚拟样机的正确性。对车载武器的路面行驶工况和静止射击工况分别进行仿真分析,结果表明应用该二级串联型ISD悬架能有效提高轻型车载武器的行驶平顺性,同时改善射击时的车身以及炮口振动,提升车载武器效能。

火箭炮在发射状态时存在燃气流冲击力矩等强干扰,使得发射后炮管偏离初始位置,故提出基于复瞄的火箭炮伺服系统控制。以火箭炮伺服系统为对象,建立系统数学模型,在此基础上运用自抗扰理论设计了非线性扩张状态观测器及相应的控制律,来减弱燃气流等强扰动对系统发射精度的影响,提高火箭炮的复瞄速度与精度。数字仿真结果显示,系统具有良好的跟踪性能,并且在燃气流冲击等干扰下能够很快返回初始位置,证明了该方法的有效性。

针对某型履带式步兵战车自动装弹机故障率较高,故障原因复杂等问题,建立全车虚拟样机模型与自动装弹机简化模型,重构不同等级路面,通过对全车行进间动力学仿真,得出不同行驶状态下自动装弹机的关键部件动态响应特性,为自动装弹机的故障机理分析搭建有效平台,为武器装备维修保障和改进设计提供借鉴参考。

为提高大炸高攻击坦克顶甲的威力性能,针对大炸高下双层罩形成杆式射流的断裂情况,设计了球缺型药型罩装药结构,利用LS-DYNA软件对杆式射流的成型与断裂进行模拟仿真,对比单层罩与双层罩形成射流断裂情况。利用静破甲试验,同时运用闪光X光照相技术记录了两种罩结构的射流断裂情况。研究结果表明:在大炸高条件下,两种药型罩形成射流均发生断裂,而采用铜/铝双层球缺罩形成的复合杆式射流断裂情况更均匀、稳定且头部射流粒子间速度梯度明显变小;相同装药条件下,铜/铝双层球缺罩形成射流的侵彻能力相比单层纯铜球缺罩射流提高11.2%。

火炮在调转过程中,系统转动惯量会发生变化,从而引起折算到随动系统电机轴上的转动惯量发生变化,影响随动系统控制性能,若不根据系统转动惯量参数调整控制参数,严重时会破坏系统稳定性,导致无法完成调炮任务。为实时获得系统参数,通过推导永磁同步电机在稳态条件下的数学模型,利用模型参考自适应法实现对折算到电机轴上的转动惯量的在线辨识,在MATLAB/Simulink中搭建模型进行分析和比较,仿真分析结果表明,模型参考自适应法简单有效,容易实现,准确性较高,能较好地实时辨识转动惯量的变化,具有一定的工程应用价值。

针对传统集火射击体制存在的问题,介绍了未来空域窗射击体制的原理,构建了未来空域窗射击体制下的高炮毁歼概率模型,并基于不同的目标和射弹数条件下,仿真分析了未来空域窗与目标相对位置对高炮毁歼概率的影响。结果表明,可以通过设定未来空域窗的位置,使高炮对目标有最大的毁歼概率。

基于降低反应装甲重量,减轻装甲车辆负担的目的,有必要寻找新的材料来代替传统的钢板,因此对不同面背板厚度的高强度铝合金反应装甲进行了抗侵彻试验,并采用ANSYS/LS-DYNA模拟了射流侵彻过程,与侵彻钢反应装甲的试验和模拟情况进行了对比。模拟研究表明,铝合金板和钢板干扰机理相同,铝合金板在射流侵彻过程中在边缘处出现拉伸断裂和粉碎现象;试验研究表明相当于钢板2倍厚度的铝合金板的后效靶板的最大穿深跟钢板相差0.7mm,与模拟结果基本相符,在质量减轻了25%的情况下,其防护性能已经达到钢板的水平。

高炮跟踪瞄准系统是高炮武器系统重要组成部分,其指标主要是指目标方位和高低的角速度、角加速度。通过分析目标航路特性、攻击特性,并结合高炮与目标运动过程中的几何关系、弹丸飞行时间等推导出目标高低角、方位角速度和加速度随时间变化的数学关系,通过MATLAB建立模型。结合实际情况,通过仿真方法进行高炮跟踪瞄准系统方位角、高低角速度和加速度的计算。该计算模型的建立能够为后续其他防空武器系统的跟踪瞄准速度、加速度指标论证提供依据和帮助。

根据某开式弹链在脱弹过程中的受力状态,建立了理论计算的数学模型并计算了弹链的理论脱弹力;采用虚拟样机技术建立动力学仿真模型,得到了脱弹力的仿真计算结果;通过试验获取弹链的实际脱弹力,对比分析了理论计算和仿真计算的差异性,结果表明理论计算更加接近实际情况。该脱弹力的计算和分析方法可为同类开式弹链的研究提供借鉴,为开式弹链的设计、制造、检验和使用提供了一定的参考依据。

在提出速射中口径高炮拦截TBM毁伤效能仿真计算思路的基础上,重点提出和研究了采用卡尔曼滤波方法仿真计算高炮对TBM跟踪与火控解算误差、采用蒙特卡洛方法仿真统计高炮对TBM弹头的命中破片数、高炮对TBM弹头毁伤概率仿真计算等关键问题。仿真计算方法为速射高炮反导研究的深入开展提供了借鉴和参考。

空气炮是一种常用的高过载模拟试验设备。为了提高某高过载空气炮试验设备的整体性能,研究分析了该空气炮的原始方案,建立了当弹丸初速一定时,气室容积、气室初始压力以及炮管长度的优化模型,得到了优化方案。分别计算了原始方案与优化方案单次发射所需的空气质量,空气炮后效期所受合力以及气室所需壁厚。通过对比计算结果,可以得到优化方案比原始方案的单次发射所需气体质量更少,发射成本更低,安全稳定性更好。

针对某一型号的靶弹,提出了一种基于模型预测控制算法的靶弹纵向通道方案弹道控制方法。通过分析靶弹的运动特征,构建了靶弹纵向通道预测控制模型。采用反馈线性化方法,并结合供靶要求,构建了靶弹纵向通道方案弹道和新的指标函数,在此基础上,通过反馈校正,设计了靶弹系统的预测控制器,并通过系统仿真加以验证。仿真结果表明,基于模型预测控制器的靶弹系统能很好实现供靶目标和对方案弹道的跟踪。

在车载通信系统的电磁兼容设计过程中,天线布局设计是实现系统电磁兼容的重要内容之一。通过对某通信系统两种天线布局方案的分析,建立相应电磁模型,使用CST软件进行电磁兼容性仿真研究。通过分析天线对人员的辐射危害,以及通信天线间的相互影响,对两种方案进行了比较,提出天线布局设计的优选方案,提高系统的兼容性,为通信天线的布局设计和应用提供参考。

水弹试验中装水质量的确定是顺利开展水弹试验的前提。以迫榴炮为研究对象,分析了该炮结构特点和水弹试验方法原理,提出了基于火炮后坐距离要求的水弹试验装水质量设计方法,应用果蝇算法确定了装水质量范围,并以水弹试验结果验证,表明该设计方法是可行的,避免了传统试验装水质量需经不断调整和反复试验带来的诸多困难。该方法考虑了复杂的试验环境,安全性好,为部队开展该炮的水弹试验提供科学依据,也为其他火炮装水质量确定提供参考。

3D打印技术应用到战场维修中能够实现战场上应急制造零件的目的。为了方便维修人员快速决断某一零件是否适合进行应急制造,基于模糊综合评判法建立装备备件应急制造性评价模型,选取技术性、成形件性能、时间和经济性等为评价指标;运用层次分析法和专家打分法等来计算装备备件的应急制造性评分;以某型火炮拨动子为例进行试验验证,结果表明评价结果贴近试验结果,证明该评价模型较为准确,可以为在战场上应急制造装备备件提供一定的参考。

回顾了高炮的历史地位,分析了传统防空高炮面临的新挑战。在分析传统防空高炮特点与技术局限性的基础上,针对未来防空作战需求,对未来空域目标拦截技术进行了研究和体系提炼。提出了基于目标七维运动学时空特性的弹目交会过程的建模,以及以此为基础的目标拦截技术;分别就基于目标机动特性和毁歼概率的未来空域拦截技术、基于火力应用模式的未来空域拦截技术和基于弹目交会模式的未来空域拦截技术进行了综述;并对未来空域拦截技术的实现可行性进行了分析。

火箭炮在现代战争中发挥着越来越重要的作用。通过介绍火箭炮的发展历程、优势特点及现代火箭炮的研制、改进情况,阐述了火箭炮在现代陆、海、空等军兵种的应用。重点探讨了现代战争中火箭炮在重型野战部队、轻型高机动部队、海军大型舰船、海军无人作战平台、空军直升机、歼击机、轰炸机及其他新型军兵种部队的应用。论述了火箭发射装置、火箭弹及武器系统的发展趋势与方向。