多股复进簧是自动武器的关键部件,为提高复进簧设计水平,就必须深入研究多股复进簧动态特性与疲劳寿命预测。针对某航空机枪多股复进簧进行研究,采用ABAQUS进行有限元仿真、时域分析和应力谱分析,同时基于动态特性分析进行Miner理论工程计算和nCode数值仿真计算,分别对多股复进簧进行疲劳寿命预测。研究结果表明,后坐阶段复进簧固定端应力在18ms达到最大值519.4MPa,复进阶段复进簧固定端在38ms达到最大值705.2MPa,通过时域分析可知,复进簧固定端最有可能出现疲劳失效;nCode仿真中,复进簧复进后坐一次产生疲劳损伤最大值为5.074×10-5,其最小循环次数为19708次,与工程计算中50%可靠度下的预测值接近,符合一般试验情况。此方法对自动武器其他机构的疲劳分析具有指导意义,对其他类弹簧或火炮复进簧寿命研究也具有借鉴意义。

为了解决电传动台架系统模拟车辆行驶时的路面阻力问题,提出了一种适用于车辆动力学实时仿真系统Vortex查询的路面动态载荷谱编制方法。该方法以标准路面谱为参考标准,实现了标准路面模型向Sayers模型的转化,并采用功率谱密度(PSD)验证了模型准确性,提取ADAMS离线仿真载荷数据,由轮胎六分力推算出驱动电机输出端的负载数据,并整合为"位移-车速-路面等级-负载"动态加载图谱,交由Vortex平台实时查询调用。通过电机台架系统动态加载试验对所编制图谱的有效性进行了验证,实验结果表明,加载图谱能够真实反映路面负载波动规律,该方法对电传动台架系统动态加载具有重要意义。

针对GPS拒止环境下导弹发射车车载定位定向技术发展问题,提出一种基于射频识别(RFID)辅助捷联惯导(SINS)/里程计(OD)组合导航的方案。设计了发射车行进间利用RFID进行定位的多种方式,分析了实际使用的相关问题,并将其应用在较为成熟的SINS/OD模式中,建立SINS/OD/RFID模型,进行了行进间初始对准的方法探究,为战车定位定向发展提供一种新角度新辅助方式。

为了提高某随动系统负载模拟器加载系统的力矩跟踪精度,设计了一种灰预测模糊PID复合控制方法。通过分析随动负载模拟器的系统组成和工作原理,简化力矩电机模型,根据扭矩传感器模型和转动惯量盘模型,建立了随动负载模拟器等效模型,推导出力矩电机输出力矩的传递函数。在传统PID控制的基础上增加了模糊控制器,用于在线调节PID比例、积分和微分参数,使系统响应时间缩短,稳定误差减小,并具有抗干扰能力;同时,加入灰预测模型对加载系统输出力矩补偿。仿真结果表明,所设计的控制方法能够提高加载系统的力矩跟踪精度,且具有较强的抗干扰能力,优于传统PID控制。

为改进传统的多股复进簧设计流程,研究了多股复进簧设计分析一体化技术。通过对多股复进簧数学模型、参数化建模方法以及自动化仿真流程的深入研究,运用C#编程语言结合UG二次开发技术开发出多股复进簧结构参数设计与计算校核程序、参数化建模和仿真分析等基本功能模块,并对各功能模块进行集成,开发出多股复进簧设计分析一体化模板。该模板能够对不同型号的多股复进簧进行快速设计和分析,并通过具体实例对一体化技术的可行性进行了验证。结果表明,应用一体化技术能够使设计人员快速完成多股复进簧设计,可大大缩短产品研发周期,对提高其他产品的设计效率也具有一定的参考价值。

为了确定某转管炮导气孔最佳的孔径,通过经验法建立气室压力变化规律的理论公式,参照该压力变化规律定义导气室的入口边界并利用Fluent动网格技术模拟导气室一侧的滑板的运动。由于当导气孔孔径超过5mm以后,火药气体流入导气室产生的回流现象比较严重,所以只研究3、4、5mm孔径下挡板的压强曲线。根据压强曲线计算出各孔径能够提供的有效转矩分别为97.5、50.78、96.2N·m。通过样机试验验证,确定选择3mm的孔径。该研究为内外耦合能源转管炮的设计提供依据。

为提高掠飞攻顶反坦克破甲战斗部的侵彻威力,利用仿真软件对掠飞类破甲战斗部的动破甲过程进行数值模拟,在一定的大炸高下,分析了杆式射流的侵彻特性随破甲战斗部的斜置角和横向速度的变化。结果表明:掠飞类破甲战斗部侵彻靶板时存在涂抹效应;破甲战斗部的横向速度在0～200m/s的速度范围内,设置斜置角可以实现动破甲的威力补偿,横向速度越大,最佳斜置角也应越大;破甲战斗部的斜置角一定,横向速度越大,射流动破甲时的能量损耗越大,横向速度达到300m/s时,设置斜置角不能实现动破甲的威力补偿。对仿真结果进行了初步试验验证,结果可为掠飞类破甲战斗部研制提供参考。

针对载体行进间初始对准精度问题,在里程计辅助惯性系行进间精对准的情况下,推导了精对准误差模型。通过降维处理和状态方程参量的自相关函数的正交化相结合,在降低滤波计算量的基础上,保证了滤波器在非白噪声情况下的滤波器的稳定性。由于在滤波过程中需要对于参量的后验概率密度进行数值解算,为提高解算精度,运用5阶球面-径向准则进行计算。仿真实验表明,在方位角为大失准角的条件下,该算法可以有效保证较高的滤波精度,并且在噪声未知的情况下,滤波器保证很好的鲁棒性。

针对采用平衡抛射原理的火箭筒内弹道仿真问题,详细论述了该火箭筒的工作原理和过程,对其内弹道时期进行分析与划分,提出了合理的假设条件,运用经典内弹道理论建立了内弹道模型,使用MATLAB语言编写内弹道程序并进行仿真计算,得出内弹道相关曲线。通过线圈测速法和铜柱测压法测得火箭弹出筒口的速度和筒内最大膛压。仿真结果与试验测得数据做对比分析,与试验数据基本吻合,说明所建模型和假设条件正确合理,为平衡抛射原理的应用推广提供理论指导。

某舰炮高低系统采用电动缸传动方式,对高低系统进行分析,得出电动缸伺服系统的电机转动与火炮身管转动存在非线性关系,提出将自抗扰控制技术应用于电动缸伺服系统,设计了用于系统位置环的自抗扰控制器。利用MATLAB软件对采用自抗扰控制器的电动缸伺服系统进行了仿真研究,并与传统PID控制的结果进行对比分析,仿真结果表明,基于ADRC的电动缸伺服系统响应速度快、稳态误差小、无超调、定位精度高、跟踪误差小。

基于有限元理论研究了加载速率和载荷板尺寸对土壤压力沉陷关系和经典土壤压力沉陷模型参数拟合的影响,加载速率和载荷板尺寸均对土壤压力沉陷关系产生影响。提高加载速率会提高同一沉陷量时的土壤承载力,载荷板尺寸的增加会降低单位面积的土壤承载力。采用最小二乘法对经典土壤压力沉陷模型参数进行了拟合,发现不同加载速率和载荷板尺寸下,模型参数并非常数,单一条件对模型参数的影响规律具有相似性,不同条件对模型参数的影响差异较大,试验条件对模型参数的影响规律有待进一步研究。

火炮后坐能量转换装置的工作性能受发电机温升的影响较大,根据火炮后坐能量转换装置的运行特点和结构特点,结合热力学相关方程对该装置运行过程中的发热源进行分析和计算;再根据圆柱体导热模型确定绕组的等效导热系数,并根据片层叠加模型确定铁心的导热系数;通过建立火炮后坐能量转换装置温升计算模型,确定火炮后坐能量转换装置各部位的温升状况;建立火炮后坐能量转换装置的三维温度场模型进行分析并提出了降低温升的措施。结果表明,在常温射击环境下完成单发射击,定子绕组平均温升为1.05℃,可以满足火炮连续射击条件下的性能要求。

针对早期转管自动机炮箱凸轮曲线动力特性的不足,提出利用幂函数多项式设计凸轮曲线过渡曲线的方法,给出了多项式通式、方程待定系数的求解方法、幂函数多项式阶次的选择方式。按该方法确定的炮箱凸轮曲线,可保证高阶导数光滑和端点连续,运动规律通用性强,并可加约束条件,满足需要的动力特征。利用11次多项式对某转管自动机凸轮曲线进行曲线拟合,分析了位移、速度、加速度计算结果,提出了修正方向,对转管自动机炮箱凸轮曲线的设计具有参考意义。

为了大幅降低火炮发射时的后坐力并保持弹丸初速基本不变,设计了一种双药室低后坐能弹药和验证火炮机构。根据火炮内弹道理论和火箭发动机内弹道理论,建立了一种基于双药室低后坐能弹药的内弹道模型;通过正交试验法分析了弹药后药室喷管喉径、装药质量及燃速对弹药前推力的影响,确定了与弹药前药室底推力规律和总冲量大小相当的最优设计方案,得到了火炮后坐运动部分发射过程中的受力规律。仿真计算表明:发射某中口径火炮弹丸的后坐冲量可减少82.1%,初步验证了火炮发射双药室低后坐能弹药技术可行,对未来大幅减小火炮的后坐力和提高火炮机动性具有重要意义。

为研究增强型电磁轨道发射器性能参数的影响并且预测发射器性能,建立了基于脉冲电源仿真模型、磁扩散方程有限元模型和运动学方程的增强型电磁轨道发射器计算模型。分析了轨道参数、电气参数和载荷质量对发射器出口动能和系统效率的影响;同时考虑出口动能和系统效率作为双目标,通过NSGA-Ⅱ优化算法对发射器的重要参数进行优化。结果表明:轨道长度、电容值和载荷质量对性能指标的影响是非单调的。优化模型能够有效求解增强型电磁轨道发射器重要参数的Pareto最优解集,为增强型电磁轨道发射器的优化设计提供理论依据和技术支持。

针对装甲目标战场的毁伤评估,提出一种基于云模型的毁伤评估方法。分析了目标特性,划分毁伤层次,构建目标毁伤树;对目标功能毁伤度引入了关键部件否决项;根据云模型的隶属度均值判断并得出毁伤等级。最终实现将目标的物理毁伤度向功能和总体毁伤度进行转换,并给出目标整体毁伤的评估结果。以坦克目标为例进行计算,结果表明,该模型能够有效进行目标毁伤评估,与传统模型相比,能够体现毁伤程度的模糊性,并且评估结果可靠。

在不增加过载的情况下,为了提高炮射导弹发射初速,提出采用包覆随行装药的火炮装药结构。建立了包含半可燃药筒在内的混合装药内弹道模型,主装药选取高能钝感发射药,随行装药利用低燃速药进行包覆处理,分析了不同随行率和包覆层厚度条件下内弹道性能变化。计算结果表明:在一定范围内,随着随行率的增加,弹丸初速提高;通过改变包覆层厚度能够很好地控制随行装药点火延迟时间。

为研究结构形式及泡沫铝夹芯对多层异质陶瓷复合靶板抗侵彻性能的影响,根据DOP试验方法,利用14.5mm穿甲弹对4种不同结构多层异质陶瓷复合靶板进行侵彻试验研究,通过数值仿真对4种结构靶板抗侵彻性能进行模拟,验证模型的正确性,并分析泡沫铝厚度对复合装甲结构抗侵彻性能的影响。结果表明:10mm陶瓷+10mm芳纶+6mm616装甲钢的防护性能最优,泡沫铝夹芯结构有助于减小陶瓷板损伤面积,提升抗多次打击能力;装甲钢作为芳纶支撑板,有助于增加弹丸侵彻阻力;泡沫铝厚度对靶板防护性能影响显著。

针对子母弹中心管爆炸开舱抛撒的特殊环境,提出一种采用存储测试技术的低功耗的压力测试系统,克服了传统测试系统安装布线困难的缺点。采用低功耗设计以及主从单片机交替采样策略,并且进行了相应的实弹测试试验。试验表明,该系统能够在子母弹抛撒火药过程中完整的记录压力随时间的变化值,测试精度高,完全符合试验标准。

提出一种基于多属性决策理论的发射车底盘制动系统故障树诊断方法。针对传统故障树分析方法存在的精度差、效率低的局限性,综合考虑底事件的故障概率、诊断成本和关联价值等因素,采用逼近理想解排序法(TOPSIS)确定了故障底事件的最优诊断顺序,提高了底事件诊断的精确度。通过某型发射车底盘制动系统故障诊断验证表明:该方法能够准确诊断故障,提高了故障诊断效率。