石墨烯具有优良的力学、电学、热学性能,对提高电磁轨道炮滑动电接触性能具有较大的应用潜力。通过理论分析和仿真研究,对石墨烯涂层应用在枢轨界面进行了分析;通过设计对比试验,在相同的条件下,对普通U形电枢和石墨烯涂层U形电枢进行了发射试验。结果表明:石墨烯涂层有利于改善枢轨界面间的电接触状态,具有良好的通流能力;石墨烯涂层对提高电枢速度、减少界面间热量的产生表现出了积极的作用,且具有抗电弧烧蚀和润滑的作用。该研究结果为改进电磁轨道炮滑动电接触特性提供了参考和指导。

中心杆式等离子体发生器(DRPG)为开口系统,建立了考虑膛内气相回流进入DRPG的瞬态时变模型来仿真DRPG工作过程。通过对比电流、电阻曲线,验证了模型的精确性。由瞬态时变模型仿真得到DRPG中等离子体温度、速度、密度和压力。根据DRPG中等离子体参数的变化,可将电爆炸后DRPG工作过程简化为稳定输出和振荡输出两个阶段。电爆炸后,DRPG处于稳定输出阶段,等离子体流入膛内;在振荡输出阶段,随着膛内压力的增加,存在等离子体流出DRPG或膛内气相回流进入DRPG的现象。回流入DRPG的气相与等离子体混合,使得等离子体温度下降,等离子体密度增加,DRPG等效电阻上升。

按照电磁学基本理论对电磁阻尼力的基本特性进行了分析,提出了一种新型电磁制退机的结构方案,通过建立等效磁路模型得到了电磁制退机制退阻力的特性方程,根据电磁制退阻力特性,提出了一种通过对负载阻值进行控制,进而调控制退阻力大小以获得拟定的后坐运动特性的控制方法。以某型火炮为研究对象,根据火炮理想后坐运动规律拟定了该型火炮理想制退阻力和理想后坐速度变化规律,进而分析了负载阻值随后坐行程的变化规律,利用Simulink搭建了电磁制退机运动计算的动力学模型并进行分析。结果表明,通过控制负载阻值的变化,可以获得较为理想的电磁制退机制退阻尼力。

空战中目标威胁评估是目标分配和战场决策的重要基础。分析了空空作战威胁评估的主要因素,增加了干扰能力因子,采用威胁因子法对属性进行量化,建立了改进的空战目标威胁定量评估模型。针对单一赋权法的缺点,采用层次分析法和熵权法主客观结合的赋权方法,采取线性加权因子法将主客观权重因子归为组合权重因子,采用逼近理想解的排序方获取目标的相对贴近度,对多目标空战目标威胁度进行评估。通过实例分析表明该方法是合理和有效的。

为了寻找小口径步枪因枪管温度过高而使射击精度下降的原因,对两种不同被甲材料枪弹进行了热散精度试验。试验测量了冷热枪状态下平均弹着点偏差、射弹散布及弹丸初速,温升试验枪管外壁温度的变化及试验结束后内膛表面形貌、尺寸的变化。通过试验得到了某步枪射击两种枪弹精度差异的原因为:射击铜被甲弹枪管温度变化较剧烈,其内膛尺寸的差异较大,且伴随明显的"挂铜"现象,导致热枪状态下射击铜被甲弹的精度较射击覆铜钢被甲弹下降明显。而覆铜钢被甲弹对枪管内膛磨损更严重,因此可以推断随着射弹数增加,射击覆铜钢被甲弹导致精度下降会更快,枪管寿命也更低。

以履带车辆传动箱传动齿轮为研究对象,基于现有的机械部件动态可靠性模型,结合传动齿轮的设计参数,建立传动箱传动齿轮的寿命分布模型。现参考两种可应用于传动齿轮的寿命分布模型,即双参数威布尔分布模型及对数正态分布模型,利用抽样法和最小二乘法对这两种分布模型进行参数估算,并通过相关系数法对两种分布类型的参数估算结果进行验证。结果表明,双参数威布尔分布能够更好地拟合传动齿轮的寿命分布情况。本研究中的寿命分布函数确定方法对其他零部件寿命周期管理有一定的指导作用。

弹丸与身管碰撞是影响弹丸膛内动力响应的主要因素之一。基于建立的弹丸身管耦合非线性动力学模型,分析了膛内运动时期弹丸前定心部与身管的碰撞过程,包括碰撞力大小和碰撞状态,并分别研究了身管有无弯曲、弹丸质量偏心等因素对碰撞过程的影响。结果表明:将弹丸简化为刚体来研究弹炮耦合过程存在局限性;身管弯曲和弹丸质量偏心均使碰撞力增大,其中身管弯曲相对于无弯曲使碰撞-弹回运动次数增加,弹丸质量偏心使贴膛运动时间延长。分析结果加深了对弹丸身管碰撞物理过程的认识,可为进一步深入研究弹丸膛内运动提供理论指导。

串联并列轨道炮可以增大轨道发射器的电感梯度,提高发射推力,但对其枢/轨接触界面状态方面的分析还有待进一步加强。为此,通过对相同结构尺寸电枢在不同截面高度的矩形轨道、不同枢/轨材料配合下电流密度仿真分析,得到枢/轨界面电流分布随轨道高度和材料不同的变化规律。结果表明:枢/轨接触界面电流密度分布不均,且在接触界面头部聚集;随着轨道高度的增大,枢/轨界面的电流密度峰值呈先减小再增大的趋势;不同枢/轨材料配合对枢/轨接触界面电流分布有明显的影响,轨道材料电阻率相对越高,枢/轨界面电流密度聚集程度越轻。分析结果对大质量弹丸低速发射试验具有一定的指导意义。

为了更有效地增强线性自锻破片对穿甲弹的干扰作用,对线性自锻破片切割杆式穿甲弹的最佳角度展开研究。运用LS-DYNA软件对线性自锻破片切割杆式穿甲弹的过程进行了数值模拟研究。通过分析线性自锻破片对不同速度穿甲弹的最佳切割角度,以及穿甲弹被切割后对后效靶板的毁伤效能,得出了线性自锻破片对穿甲弹的最佳切割角度为90°时,穿甲弹的变形程度最大,对后效靶板的毁伤效能较差,残余弹体的侵彻能力最低。该研究为主动防御系统的结构设计提供了参考依据。

火箭炮方向机主齿轮副的啮合特性直接影响火箭炮方位传动系统性能。针对某火箭炮齿圈式方向机结构及其控制方式,创建方向机机电耦合系统仿真模型。通过结构模型和控制模型之间的数据交互,仿真分析火箭炮在满载水平地面、空载水平地面、满载倾斜地面和力矩干扰4种典型工况下方位调炮不同阶段主齿轮啮合特性。研究结果可为火箭炮方向机结构设计、伺服控制设计以及其寿命和安全性评估提供参考。

参照车辆动力学方法,基于ADAMS动力学分析软件,建立某型车载速射迫击炮着陆缓冲动力学模型,通过侧碰试验校核模型动力学特性的准确性。仿真结果表明车身最大过载为11.47g,悬架在缓冲过程中存在超负荷现象。分别在全炮空载和满载弹药两种工况下进行了空投着陆稳定性仿真对比,引入缓冲系统效能分析与评估模型,对稳定性进行量化后得出两种工况下稳定性能力值分别为0.70和0.64。研究表明,某型车载速射迫击炮满足空投过载军用标准,全炮带弹空投对着陆稳定性有着较大的影响。

针对随动系统模糊控制中量化和比例因子等参数的选取过于依赖经验、缺乏规范的缺陷,提出一种基于遗传与粒子群混合算法的参数优化方法,大幅降低系统的跟踪误差并优化系统的动态特性,有效克服波动力矩扰动等非线性因素的影响,使系统基本满足非线性、时变性控制的要求,并通过仿真验证该方法的有效性。

介绍了基于UG/NX的枪管设计分析一体化系统的开发,目前对于参数化建模和快速仿真之间的连接仍然以数据传输为主,建模模块与分析模块仍没有非常同步的联系。利用UG二次开发功能及其本身特点,以表达式抑制特征的方式解决枪管参数化模板较多的问题,实现枪管CAD设计与CAE仿真的一体化集成,使设计与分析完全集成于UG环境中。以某枪管为例验证表明,利用该系统可缩短产品研发周期,提高设计分析效率。

自行高炮随动系统具有系统加速度大、负载惯量大、快速反应时间短的特点,为此,在设计中建立了系统的动态数学模型,采用频率特性法与MATLAB仿真设计手段相结合的方法,设计了系统校正环节,使系统具备很好的跟踪精度和快速反应能力,并具有较强的鲁棒性。经系统试验台架、火炮射击试验考核,各项指标满足要求,达到了动态设计的目的。

为了提高回转式闭锁机构的设计效率,基于结构设计原理在UG二次开发的基础上,对回转式闭锁机构进行参数化设计。在UG/NX8.0的操作界面下运用开发工具UG/OpenMenuScript建立菜单文件、UG/OpenUIStyler创建对话框,依托MicrosoftVisualStudio2010下的VisualC#语言,完成回转式闭锁机构参数化系统设计;采用C#编程语言编制内弹道计算软件,完成内弹道计算模型的建立并以此为动力学仿真驱动,在UG/motion模块对参数化后的模型进行动力学仿真,并对其可行性与可靠性进行了验证。结果表明,该闭锁机构的运动特性既满足了基本的设计指标要求和结构设计原理,又保证了开闭锁过程可靠工作,同时也为自动武器的进一步分析研究提供了一定的参考。

为提高外骨骼的运动跟随能力,设计了一种基于薄膜式压力传感器的外骨骼足底传感系统,采用足底传感系统,采集并解算出足底压力信号,提出了一种基于比例归一化阈值的步态识别方法。与传统基于双阈值的步态识别方法相比,基于比例归一化阈值的步态识别方法步态识别更加灵活,同时克服了传统步态识别方法抗干扰能力差、无法同时兼顾步态识别灵敏性和准确性的缺点。实验结果表明足底压力传感器沿鞋底纵向分布的合理性和基于比例归一化阈值步态识别方法的可行性。

未来防空作战中,自行高炮顶部由于电磁波特征、红外特征以及外形特征较为明显,容易受到各类空袭弹药的打击。自行高炮虽具有良好的机动能力、烟幕掩护和火力自卫能力,但顶部重要的光学和雷达等电子设备的防护能力弱,实战中空袭弹药爆炸产生的破片和冲击波是主要的毁伤源。通过对比分析透明装甲材料特性和抗弹能力,综述了国内外防弹玻璃、透明陶瓷、纤维抗弹复合材料在军事上的应用,提出了透明装甲材料在自行高炮顶部防护上的具体应用。

介绍了国外某火炮改进的方法和取得的效果,以及国内火炮信息化发展取得的成果和存在的不足。针对火炮信息化发展的几个关键技术进行了分析,包括基于以太网并作适当修改的总线网络技术,涉及战场态势图、控制任务界面和软硬件支持的人机交互图形化界面技术,以及认知无线电通信技术;并结合现代战争的特点,阐述了火炮必须经过信息化改造,才可以有效提高其作战能力,完成各项作战任务。

随着科学技术的进步、战场环境和目标特征的变化,炮兵的作战任务由压制、支援为主,直接火力打击为辅,转变为压制、支援和直接火力打击并举。面对新形势,火箭炮和身管火炮作为炮兵火力的两种骨干平台,世界各军事强国都在积极探索其新的发展途径,以便更好地适应现代战争需求。通过对火箭炮和身管火炮的打击能力、被拦截性能、全纵深精确打击能力、发展潜力等进行综合对比分析,两种武器在不同的使用条件下各有优势,相互不可替代。

高速射弹入水稳定性研究是世界范围内的一大难题。详细地介绍了高速射弹入水稳定性在理论研究、实验研究方面的研究历程及成果,并对入水空泡的发展过程、入水冲击载荷与入水过程水动力、入水稳定性影响因素3个方面的研究现状逐一解读。此外,结合当前理论基础与实验、数值计算条件对高速射弹入水过程的研究难点进行了总结与分析。