利用直线发电机技术将火炮后坐动能转换为电能再利用,设计了一种新型火炮后坐能量转换装置。基于等效磁路法和虚功原理推导出该型直线发电机电磁力的解析公式;按照火炮后坐运动规律建立火炮后坐能量转换装置动力学模型;并结合有限元法对装置电磁场模型进行分析,研究分析了该装置的电磁阻力特性和动力学特性;提出了一种利用可调电阻对火炮后坐能量转换装置电磁力进行调控的方法,并进行仿真验证。结果表明,该种方法能够有效的对电磁阻力进行调控,为火炮后坐能量转换装置进一步应用提供依据。

在研究相关舰船摇摆规律的基础上,分析了舰船摇摆运动对射击初始参数的影响,并结合弹丸自由飞行阶段的动力学特性和舰炮射击精度评价需求建立了舰炮武器系统射击精度分析模型;针对仿真模型的可信度评价指标进行了分析,综合考虑了仿真试验样本与抽样样本之间的相容性指标以及试验抽样样本本身相对于实际抽样过程的可信度指标;针对舰炮武器系统射击偏差的分布特性进行了分析,建立了舰炮射击精度仿真模型的可信度估计模型,实现了利用靶场试验数据对仿真模型的可信度进行估计。

以某多功能火炮为研究对象,研究火炮直射时动力偶臂的大小对炮口扰动的影响。建立多功能火炮动力学模型,根据实际情况简化模型。运用完全柔性体理论建立身管、摇架和前后铜衬套的柔性体模型,基于刚柔耦合动力学理论建立多功能火炮刚柔耦合动力学模型。对模型进行仿真计算,运用加权与归一法构建炮口扰动的目标函数,通过对比分析,得到多功能火炮动力偶臂对火炮直射时炮口扰动的影响。结果表明,对动力偶臂优化可以明显降低炮口扰动大小,研究结果为多功能火炮动力偶臂的优化提供了理论依据。

考虑到火箭炮工作环境复杂多变,弹载捷联惯导系统的状态噪声及量测噪声难以精确预知,若标定过程中采用标准卡尔曼滤波肯定会影响标定的效果。针对这一问题,在SalychevO自适应滤波算法的基础上提出了一种改进自适应滤波算法。该算法可实时估计和修正系统状态噪声及量测噪声协方差阵,并通过在量测噪声协方差阵估计过程中加入阈值因子,可有效抑制较大量测误差对滤波的影响。通过建立在线标定误差模型、滤波模型及补偿模型,采用改进自适应滤波算法对弹载捷联惯导系统进行在线标定,仿真结果表明,相较于标准卡尔曼滤波及SalychevO自适应滤波算法,采用该算法对惯性器件误差参数的标定效果更好。

利用磁流变阻尼器阻尼力连续动态可调的特点,将其应用在自动武器后坐缓冲系统中,以解决其不可控的问题。根据磁流变阻尼器动力学模型,对武器后坐过程进行分析,得出其动力学方程;利用单神经元PSD算法鲁棒性强,易于达到全局最优的特点,设计了控制器;通过仿真和试验验证,数据显示本算法对磁流变阻尼器可以实现很好的控制效果,有效地抑制了冲击载荷对后坐系统的影响,实现了后坐力"平台"效应,为自动武器的可控后坐缓冲系统研究提供了有价值的参考。

弹道修正弹在设计时,需要解决的核心问题是在满足弹丸的稳定性的基础上最大限度的提高其修正能力。由于修正执行机构的存在,弹丸的气动布局会发生较大的改变,必须对其稳定性进行考核与评估。通过建立二维弹道修正弹刚体弹道模型,描述出弹丸的动力学和运动学关系,并通过稳定性理论和判据分析刚体弹道模型,得出满足稳定性应具备的条件。通过仿真研究了有控与无控状态下舵结构参数对稳定性的影响,结果表明修正引信舵结构参数对系统稳定性具有较大影响,应合理选定参数使其有较好的弹道特性。

针对某自动武器击锤的疲劳断裂问题,结合断口分析结果,基于ABAQUS软件仿真分析击锤的最大主应力/应变,然后利用Designlife软件进行疲劳寿命仿真,使仿真结果与实际断裂次数基本一致,在此基础上预测出其他两种改进方案中击锤的的疲劳寿命,预测结果与试验结果一致。该方法可用于各类自动武器零部件疲劳寿命预测,尤其针对研制过程中的断裂失效件,快速预测改进结构的疲劳寿命,为自动武器零部件疲劳寿命设计提供了技术途径,可在自动武器领域推广应用。

为研究电磁轨道发射器电磁场、温度场特性并且预测发射器性能,建立电磁轨道发射器计算模型,针对矩形电枢普通发射器、C形电枢普通发射器和增强型发射器,采用有限元方法进行求解得到电磁场、温度场和电枢运动过程,并讨论了电枢快速运动产生的速度趋肤效应和发射器结构对磁通密度、电流密度、温度和出口速度的影响。使用增强型电磁轨道发射器进行发射试验,利用高速相机测量电枢出口速度,与数值模拟结果进行对比,验证了计算模型的准确性。

自行火炮作战效能评估一般会利用AHP以及多属性效用等有效方法。AHP能够充分利用专家的主观意见,但是难以排除人为因素带来的主观偏差的问题;多属性效用方法不受人为因素影响,且能够充分运用武器的具体参数,但难以反映评估专家的偏好,也无法判断评估对象各指标的相对重要性的问题。针对以上问题,提出了一种基于AHP和多属性效用结合的评估方法。该方法有效结合AHP与多属性效用方法的优势,实现了评估时主观数据和客观数据的有机统一,减小了评估偏差。通过对自行火炮作战效能进行实例分析,并分析验证了该方法的科学性与合理性。

外能源转管自动机射速高、驱动耗电功率大,而车载、机载平台提供的电源功率有限。在分析现有外能源转管自动机驱动方式与技术现状的基础上,提出了阀控马达液压驱动与稳速方案,阐述了其系统组成与工作原理,建立了阀控马达的数学模型,设计了恒功率脉冲动力源与基于电液比例节流控制相结合的阀控马达驱动系统,该系统具有耗电功率小、体积小、质量轻等显著特点,成功应用于某小口径外能源转管自动机,有效解决了外能源转管自动机应用于车载、机载平台耗电功率受限的难题,驱动系统刚性大、自动机射速稳定且可调。

为了研究电磁轨道炮U形铝质电枢在回收过程中可承受的过载极限,运用动力学有限元软件LS-DYNA,采用ALE算法对U形铝质电枢以不同速度侵入不同密度的回收介质进行了数值模拟,以临界形变为参考,得到了不同初速的U形铝质电枢无损回收可选介质的最大密度以及可承受的最大过载值。结果表明:随着电枢速度的提高,回收时可选用的介质密度减小,且减小幅度越来越小;在误差允许范围内,电磁轨道炮U形铝质电枢回收过程中可承受的过载极限值约为800000g.研究结果对电枢回收试验有重要参考意义。

为解决单层、双层爆炸反应装甲对聚能射流干扰不彻底、仍有逃逸射流侵彻主战坦克装甲,以及双层平行反应装甲与楔形反应装甲面对聚能射流垂直侵彻的问题,根据反应装甲爆轰阶段对聚能射流的干扰机理,建立W型、N型布置的3层爆炸反应装甲结构模型,通过使用ANSYS/LS-DYNA软件进行三维数值模拟仿真。结果表明:当入射角度为45°时,N型反应装甲干预聚能射流的能力优于W型反应装甲,干预射流开坑深度能力提高了3.17倍;当入射角度为90°时,W型反应装甲干预射流的能力优于N型反应装甲,干预射流开坑深度能力提高了1.81倍。该仿真可为未来新型爆炸反应装甲设计、打击新型反应装甲的破甲导弹战斗部设计、研制提供参考。

随动系统作为火炮的重要组成部件,其中执行电机结构强度对火炮性能有很大影响。为满足执行电机冲击载荷强度要求,以某随动系统执行电机为对象,建立有限元模型,通过有限元分析计算发现,执行电机设计结构强度有一定余量。通过冲击试验验证,执行电机状态完好,电气性能工作正常,达到某随动系统的设计要求。该研究结果为执行电机结构和电气性能进一步优化设计提供了仿真分析和试验支撑。

目前对于极限装填密度的确定一般根据经验估计取值,为研究发射药药形对装填密度的影响,需要以发射药三维模型为模板建立发射药离散元模型,基于离散单元法进行装填过程的仿真,因此实现发射药药型参数驱动结构建模具有重要的意义。利用C#语言,连接发射药药型参数数据库,对SolidWorks进行二次开发,详细阐述了圆柱七孔和梅花十九孔发射药的建模方法、编程方法,并模拟了122mm模块装药的装填过程,初步验证了相同条件下不同药形发射药的装填密度具有差异性。

图像自寻的火箭弹目标命中概率直接影响其作战使用。针对该火箭弹弹道及探测设备特点,在分析火箭弹落点偏差产生过程的基础上,通过建立末段弹道简化模型,计算分析了空气阻力及重力、风速风向对落点偏差的影响;然后构建了基于导引盲距与跟踪角误差影响的落点偏差数学模型与命中概率计算模型,并仿真分析了各因素的影响规律;最后根据图像自寻的火箭弹导引盲距推算了跟踪角误差指标要求,并仿真了其落弹散布情况,为该弹种研发与使用提供了重要参考。

针对舰载火箭炮控制系统存在火箭炮射速、跟踪精度的问题,提出了一种基于RBF神经网络的非奇异终端滑模控制(NTSMC)策略。基于非奇异终端滑模控制强鲁棒性的特点,用RBF神经网络对未建模动态进行自适应逼近,将RBF神经网络与非奇异终端滑模控制相结合,既保持系统良好的鲁棒性又提高了火箭炮发射精度。仿真结果表明:与传统的NTSMC相比,该控制策略有效地提高舰载火箭炮系统的响应速度、鲁棒性以及发射的命中精度。

依据试验样机炮塔本体仿真计算结果,分析炮塔本体加强筋承载形式,通过调整加强筋的截面形状及几何尺寸、在同载荷同约束下,采用改进-评估-再改进的优化策略,基于ANSYSworkbench仿真平台,计算加强筋在竖直方向的刚强度,设计出满足刚强度要求、且质量最小的加强筋截面方案。采用改进后的加强筋截面形状,对改进后的炮塔本体进行仿真计算,通过与样机方案刚强度计算结果对比分析,完成了炮塔本体的轻量化设计。

准确掌握导弹的性能质量状态是保证导弹完成作战任务的前提条件。目前,导弹性能质量评估主要依靠人力,效率低下、主观因素影响大,难以适应装备大规模作战运用需求。在深入研究导弹性能质量评估理论的基础上,立足于部队导弹质量数据信息,运用系统工程理论及分析方法,基于面向对象的软件开发环境,设计了某型导弹性能质量评估系统,实现了该型导弹性能质量的准确评估与预测,为导弹作战运用提供技术支撑,为导弹部队决战决胜提供重要保证。

针对炮闩机构的抽筒子爪部出现疲劳断裂的问题,研究抽筒子的疲劳裂纹扩展及剩余寿命预测。针对抽筒子材料45CrNiMoVA,开展室温下断裂韧度和疲劳裂纹扩展试验,测试材料的断裂韧度,结合实验数据拟合得到Paris断裂公式。通过对抽筒子裂纹扩展因素的研究得到:应力由300MPa减小至200MPa时,剩余寿命增幅最大,增大约3.2倍;初始裂纹长度从0.5mm增大到1mm时;剩余寿命减小幅度最大,减小约1.8倍;当材料的断裂韧度越大,剩余寿命越大,且增长的趋势越来越缓慢。

对于存在经济相关性的复杂装备,组合维修能有效地提高维修效率。分析了单部件工龄更换维修策略,从费用角度确定最优维修间隔期,在此基础上建立以部件可靠度为约束,系统维修费用为目标函数的组合维修决策模型,对某段时期所要做的预防性维修工作进行优化,并用遗传算法对该模型进行求解。以某型装备的底盘系统进行算例分析,在各部件的可靠性不低于0.8的条件下,可节省维修费用,这表明该组合优化模型有较强的应用性,可为部队的维修保障工作提供借鉴。

综述了基于状态的装备故障预测与维修决策的发展现状,分别将近年来基于可靠性的故障预测、基于数据驱动的故障预测、基于统计的故障预测、基于失效物理的故障预测、综合集成故障预测5类故障预测的文献进行了总结,并分析了故障预测中的不确定性。对装备故障预测研究现状进行了分析与展望。