针对在打击空中高速飞行目标中,所面临的高导引角速率而带来的弹丸脱膛时牵连初速,导致武器系统射击精度下降问题展开研究。分析了牵连速度的解析表达式,根据命中点解算方程,研究了在未考虑牵连初速时所引起的武器系统性能下降特性。将弹丸牵连速度引入射击诸元求解方程,修正射击诸元的解算,利用牛顿迭代算法给出了经过修正后的火炮精确射击诸元。通过数值仿真测试,对比了初速修正前后命中概率的改进和火炮导引角的差异,说明了初速修正算法的可行性和有效性。

针对武器身管烧蚀严重的问题,提出一种应用磁场控制等离子体减少火炮身管内膛表面烧蚀的方法。运用感应磁场法建立磁流体动力学模型,对磁场作用下导电气体在火炮身管中的流动以及传热特性进行了数值模拟,研究了不同磁场大小和等离子体电导率对壁面温度的影响。结果表明:外加磁场后,导电气体内感应生成的洛仑兹力可以抑制气体的湍流强度,削弱其传热能力,从而减少壁面的烧蚀。在磁场强度为2T时,壁面温度比无磁场情况下减小22.6%,且随着等离子体电导率的增大,隔热效果逐渐提高。

针对旋转稳定二维弹道修正弹的落点预测制导方法设计问题,提出了一种通过两次落点预测修正一次弹道的制导方案。研究了固定舵产生阶跃激励时弹丸的攻角、速度方向及落点运动规律,得出了落点修正量的相位角较固定舵滚转角超前一个前置角。提出了通过两次落点预测获得修正落点偏差所需的固定舵滚转角的方法:第1次无控落点预测得到目标点与实际落点的偏差方位角,第2次有控落点预测得到落点修正量的相位角相对于固定舵滚转角的前置角。仿真结果表明,落点预测制导具有较好的落点修正效果。研究结果对该类弹丸的制导方法设计提供了参考。

静态参数的随机散布是影响电磁轨道炮初速精度的重要因素。基于MATLAB建立了电磁轨道炮内弹道模型,并采用蒙特卡罗法对电磁轨道炮的内弹道过程进行了随机模拟。就静态参数的随机散布对初速的影响开展定量分析,为初速误差的预测和控制提供参考。分析结果表明:放电电压和电容量对初速的影响最为明显。当要求初速精度为1%时,指标分配结果为:电容量精度为2‰,放电电压精度为3‰,系统电感精度为1.3%,系统电阻精度为1.3%,电枢质量精度为2‰。

针对巡航导弹类目标的运动特性,建立了蛇形机动攻击弹道模型,提出了一种改进的交互式"当前"统计多模型算法。该算法通过引入高斯隶属函数对"当前"统计模型的加速度方差极限值进行在线调整,使其可适应不同机动程度的目标;将不同机动频率的当前统计模型作为子模型融入交互式多模型,通过不同机动频率子模型的相互作用,进一步增强交互式模型的自适应跟踪能力。仿真结果表明,该算法跟踪过程平稳,跟踪精度高,收敛速度快,计算量适中,可用于末端防空武器拦截巡航导弹类目标。

为了分析加速度传感器的数据误差对弹道积分解算的影响,基于刚体六自由度外弹道模型,对加速度传感器特征参数频率以及常见数据误差类型进行仿真分析,以1500m为积分距离标准,得出满足积分偏差在5‰以下要求时,传感器需要满足的条件。仿真结果表明,为满足弹道积分解算精度要求应保证加速度数据更新频率不小于300Hz;弹道积分误差随着积分距离的增长呈指数式增大;加速度水平距离积分误差与加速度数值误差保持较强的线性关系。

讨论了一种火炮控制系统的改造方法,通过数字化自动控制技术,对分散于火炮不同位置的操控设备分别操作,所有信息和指令进行集中式管理,采用智能控制设备分布式控制的方式对某国外引进火炮原模拟控制系统进行改造。详细介绍了控制系统的工作原理、基本条件、实现方法和验证结果。实践表明,该系统优化了控制关系,提升了系统的保障性,能够实现火炮的全自动控制。

针对某型发射车底盘动力系统多故障频发、诊断效率低的问题,进行了多故障影响分析,结合发射车使用实践进行实验设计,在适当位置安装振动传感器以采集不同状态下的振动信号,进行振动信号小波包能量谱特征信息提取,应用RBF神经网络进行学习训练和测试,实现了发射车底盘动力系统多故障诊断。结果表明:小波包能量谱可以有效表征发射车底盘动力系统多故障信息,基于RBF神经网络的发射车底盘多故障诊断精度高,诊断效果理想。

针对影响武器平台无线数据传输成功率试验的因素进行了探讨和研究,选用Egli电波传播模型进行了分析计算,根据模型所涉及的影响电磁波传播的重要参数,分析了武器平台上的内外因素,计算出了一定距离条件下的超短波电台的背景场强最高限度值。结合某武器平台信息传输试验中低频段通信传输成功率不达标问题,通过定性的分析、排查和解决,再通过定量的测试和验证,解决了上述问题,验证了分析计算与实际的一致性。

建立了某型火箭炮乘员舱的模型,将该乘员舱模型导入JACK人机工程分析软件中创建分析对象,并创建了P_5、P_(50)、P_(95)的我国成年男性人体模型,应用JACK软件的人机工程分析功能,对驾驶员及炮手在操作过程中的人体舒适度、人体受力、可达域及可视域进行了人机工程仿真分析。根据仿真分析得出的数据,针对设计方案中方向盘高度、面板角度等不合理的地方,提出了改进意见,改善了该型火箭炮的人机效能,为下一步的设计工作提供了理论依据,从而进一步提升了某型火箭炮在军贸市场上的竞争力。

针对辅机吊架使用过程中出现的工作失效问题进行原因分析,从工程实际情况出发提出3种整改方案。采用AHP的基本原理,建立整改方案层次结构模型。在建立层次结构模型的基础上,利用1~9标度法对提出的3种方案主要因素进行比较并构建层次判断矩阵。通过计算对层次判断矩阵进行单排序和总排序,并检验计算结果的一致性,进而计算各层对总目标层的权重值及优劣排序,以此找出综合最优方案,提高了整改方案选择的全面性和科学性,为后续的详细设计和验证试验的开展提供参考依据。

针对电磁轨道炮超高速弹丸软回收技术难题,基于水下弹丸设计理论,介绍了弹丸软回收的工作原理,提出了基于低密度流体的超高速弹丸分段回收设计方案,给出了回收段参数的设计计算方法。结合案例,在阻力系数C_D=0.086的基础上,给出了初速2500m/s、最大过载不超过20000g的铝质弹丸的软回收技术方案。计算结果表明,利用设计的软回收技术方案,可在35m的距离内,通过尘雾段、泡沫段、静水段和浸水纤维段4段回收装置,实现弹丸的可靠回收。

针对某速射炮的供弹需求,设计了新型的弹箱式供弹机构,介绍了弹箱式供弹的结构原理,计算了弹箱结构中传动系统的速比关系,理论计算并合理分配速比关系,可以实现弹箱供弹在交接单元处的顺利交接。建立了弹箱供弹结构中交接单元的虚拟样机,对交接单元进行了动力学与运动学仿真分析,仿真结果表明弹丸在交接过程中运动平稳,所受冲击力很小,实现了顺利交接。提出的新型弹箱供弹结构及传动系统速比关系计算方法,对小口径舰炮供补弹结构设计及仿真分析具有一定的参考价值。

基于部队实战训练过程中某型榴弹炮出现不同射角弹丸自动装填不到位并且难以发现这一实际问题,在分析弹丸全自动装填过程的基础上,利用激光测距技术、自动控制技术和单片机技术设计了弹丸卡膛深度监控系统。介绍了系统的实现原理、总体设计和应用试验,给出了3门火炮不同状态下的弹丸卡膛深度检测结果。结果表明该设计能快速有效地完成自行榴弹炮弹丸卡膛深度的监控,为自动检测火炮全自动输弹系统工作状态是否良好以及为部队火炮装备预防性维修和勤务保障奠定了一定的理论依据。

稳像式坦克火控系统可以实现瞄准线在方位向和俯仰向的角度稳定,但是无法克服坦克车体运动带来的瞄准线平移。在不增加硬件成本的情况下,控制火控计算机实时采集目标距离、火炮相对车体角度和车体速度等信息,循环解算瞄准线的补偿角速度值,驱动瞄准线自动运动,使瞄准线始终跟踪目标。该补偿方法已经成功应用于某型坦克火控系统,试验结果表明该方法降低了瞄准难度,减小了瞄准误差,提高了射击命中率,取得了良好的效果。

针对炮瞄雷达无法识别出发射后的高速目标并提供告警提示的问题,设计了一个高速目标告警装置。根据高速目标回波包络为一正弦信号的结论,提出了回波采集和目标识别的解决方案和算法,设计了回波采集模块和目标识别模块,实现了回波信号的按需采集和高速目标的识别问题。经试验验证,该装置可以检测出高速目标信号,并通过报警器提供告警。

针对高炮人工瞄准时效性和精度存在的不足,设计了一种新型半自动瞄准系统。将透明显示器应用到传统瞄准具上,基于高炮射击原理,提出了以时间差为判定条件的提前点逼近模型,并给出了瞄准点在透明显示器上所处位置的计算方法。该系统可自动装定瞄准线,时效性和精度更高,易于快速掌握,能有效提升高炮人工瞄准射击的作战效能。

为了提高某激光发射接收装置的可靠性和稳定性,设计了一种新型的控制系统。整个设计从系统兼容性的角度出发,采用PC/104总线工控机与控制电路相结合,实现对激光器、环境保护盖的控制;为了与数显模块匹配,将采集到的距离信息进行了双阶双极性不归零码的转换;设计了OCL互补功率放大电路,有效解决了信号的远距离传输问题。此外,该控制系统具有开盖自保护功能、激光激发自保护功能等。通过试验验证,该控制系统兼容性好,工作稳定、可靠。

为克服传统维修决策的弊端,对基于状态的维修现状进行分析,在剖析传统状态维修决策过程的基础上,提出基于马尔科夫的动态状态维修决策模型,并对决策流程进行规划,分别对装备各主要部件进行分析,通过维修次数和使用时间等要素建立马尔科夫预测模型,预测各部件故障时间,通过判定规则得到维修决策结论。算例显示,该方法具有适用性和有效性,可为装备状态维修决策提供依据。

根据战争模式的转变,从机理、能力和性能出发,分析了高炮的技术优长,指出在体系防空的理念下,未来高炮的主要作战任务是抗击战术无人机、蜂群无人机、低成本空中目标和精确制导弹药等,并根据目标的技术特点和发展趋势,提出采用人工智能技术实现高炮智能化是抗击新型目标的有效途径,并梳理了未来智能化高炮的技术发展方向,可为高炮技术发展提供借鉴。