常规炮口制退器作用时常会产生不利于炮手的冲击波,封闭反射膨胀装置是利用膛内高压气体减小火炮后坐力并尽量减小冲击波的创新性装置。通过建立装置的三维工质模型,对模型进行了结构网格划分,然后利用CFD动网格层铺法,结合用户自定义函数(UDF)模拟弹丸的运动来实现装置的流场仿真分析,通过仿真得到了封闭反射膨胀装置的制退效率和对弹丸初速的影响等,并研究了装置中斜孔角度、孔径和斜孔位置的改变对装置的影响趋势,为该装置的继续研究打下了基础。

火炮身管的烧蚀磨损是由于发射时弹丸与身管之间热、化学和机械综合作用的结果,内部作用机制复杂,目前,还难以通过准确的数学模型计算火炮身管烧蚀磨损量。针对这种情况,以某型坦克炮为例,测量记录了火炮身管磨损量和不同弹种射弹数目,探究了身管烧蚀磨损的一般规律。以不同弹种射弹数目作为输入,身管磨损量作为输出,引入遗传算法,建立了基于遗传算法的BP神经网络火炮身管烧蚀磨损量预测模型,并结合实测数据对模型进行了检验。结果表明:该模型更能反映火炮身管在全寿命周期内烧蚀磨损的实际状况,可为身管寿命估算和装备维护保障提供参考依据和相关支撑。

基于弹塑性力学、运动接触理论及热力学理论,为了研究温度和开闩时机对抽壳力产生的影响,利用有限元分析软件ABAQUS建立了考虑温度影响下的抽壳计算模型,对某火炮的抽壳过程进行数值分析,得到了发射过程中的弹壳弹膛系统温度、应力及抽壳力随时间变化的规律,初步推算出添加温度影响因素后的抽壳力计算公式。结果表明温度的变化对抽壳时的弹壳弹膛应力分布和大小有比较明显的影响,因而控制抽壳时机可以有效减小抽壳力。

以某轻型高机动平台为研究对象,应用空间"RRSS"四连杆机构硬点匹配技术,构建了双横臂螺旋弹簧独立悬架模型,基于欧拉梁单元特性建立了多段梁弹性车架模型,通过悬架K&C试验验证了柯曼太半经验轮胎刚度计算模型的准确性,并对轮胎垂直刚度进行了计算。在连发射击条件下,对该平台侧向射击工况进行了仿真计算,经与实弹射击试验车体横滚角测试曲线对比,验证了仿真模型的精度,为该武器系统瞄准线稳定提供理论依据。

根据一级气体炮的工作原理和特点,分析了现有一级气体炮内弹道方程存在的问题及原因,指出在一级气体炮内弹道计算时,气室容积和气室形状不能忽略。根据火炮内弹道计算,引入气室扩大系数与弹丸相对行程,重新推导虚拟质量系数中气体运动功修正项,并与理想气体状态方程、热力学基本方程、弹丸运动方程等联立推导出一种一级气体炮内弹道修正方程(修正方程2),将该修正方程与气体炮内弹道经典方程以及一种基于密度修正的气体炮内弹道修正方程(修正方程1)对比,并通过流体仿真软件FLUENT进行仿真验证。结果表明:3种方程在容积较小且气体工质分子质量较小时偏差很小;修正方程2与仿真结果基本相符,适用范围不受气室结构和气体工质的影响,验证了修正方程2的正确性和适用性。

为了最大限度提升穿甲弹在受反应装甲干扰情况下的侵彻效能,对分段式穿甲弹侵彻效应进行研究。使用LS-DYNA软件对分段式穿甲弹受到反应装甲干扰侵彻后效靶的过程进行了数值模拟研究。通过分析不同比例的分段式结构的穿甲弹对后效靶的侵彻效能,发现当前段弹体所占比例为9%～13%时,穿甲弹的剩余质量和剩余速度达到最大,能量损失最小,残余弹体的侵彻能力最大。研究表明:分段式结构能够有效提升穿甲弹受反应装甲干扰时的侵彻效能,进一步削弱反应装甲的影响,对自身的侵彻能力有较大的增益作用。

陀螺阵列系统中出现的数据异常包括野值点、可恢复故障以及永久性故障(不可恢复故障)。提出了一种基于奇异值分解的数据异常诊断及模式识别的新方法,验证了该方法对不同模式数据异常诊断的有效性,分析了不同模式数据异常的表现形式,构造了新的统计量对不同模式数据异常进行辨识,进行了仿真实验。实验结果表明:该方法对数据异常有较好的诊断效果,计算量小,容易实现,能较准确地识别出陀螺阵列中数据异常的类型。

采用灰色聚类评估方法,对某大口径舰炮的技术风险进行了评估,制定了相应对策,规避了潜在技术风险。建立了技术风险评估模型,选取了评估指标与评估对象;对评估指标和判据进行了量化分析,考虑专家权重,获得了关键技术权重向量;建立了风险等级灰类及灰类的三角白化权函数,对关键技术风险等级及综合技术风险等级进行了量化评估;根据风险评估结果,进行了对策实施,控制和减小了技术风险。基于灰色聚类的技术风险评估方法,可操作性较强,对该舰炮后续研制及其他武器装备研制具有较为实用的参考价值。

在机器人路径规划与避障算法中,遗传算法具有快速全局搜索能力,但是没有利用系统中反馈的信息。蚁群算法具有很好的信息反馈性,但是由于初期信息素匮乏导致求解速度较慢,易陷入局部最优。提出了一种动态融合的方法,在算法初期通过遗传算法生成蚁群算法的初始信息素分布,后期采取蚁群算法动态融合遗传算子的方法。通过路径规划仿真及实验分析,该动态融合算法不仅提高了收敛速度,而且改善了蚁群算法易陷入局部最优的问题;同时引入了动态避障策略,从而达到了更好的路径规划效果。

无人机集群作战近年来已经成为国内外军事领域的研究热点。弹炮结合武器在陆基防空体系中主要承担近程/末端防御任务,是防空体系的最后一道防线。针对无人机集群作战的主要特点,建立了基于排队论的弹炮结合防空武器作战能力评估模型,通过建模与仿真,对弹炮结合防空武器反无人机集群作战能力进行了分析,提出了提升作战能力改进措施,为弹炮结合防空武器在设计阶段科学分配战技指标提供了理论支撑,同时也为空地对抗的战术战法研究提供了技术参考。

针对自行火炮采用传统悬挂系统并不能满足运动中的高平稳性和高机动性等要求,提出了一种磁流变阻尼器的半主动悬架混合控制策略。基于磁流变变换现象模型及其逆模型建立了基于粒子群算法的天棚-地棚混合控制器。结合自行火炮实际行驶的路面状况,在Simulink中搭建了磁流变阻尼器正、逆向模型,半主动悬架模型以及混合控制器的模型。通过仿真试验可知,与纯天棚、地棚控制相比,该控制策略减小了车身的垂直加速度以及悬架动行程,提高了自行火炮的平稳性。

基于有限元理论研究了加载速率和平板尺寸对土壤承压沉陷特性的影响,发现同一沉陷深度的土壤承载力随着加载速率的提高而增大,平板尺寸的增大会降低单位面积土壤承载力。采用Prony指数型函数拟合方法对不同土壤力学参数和加载条件下的土壤压力沉陷曲线进行数值拟合,拟合结果具有较高的精度,R~2均大于0.9.基于Kriging插值法建立土壤力学参数、加载速率和平板半径与Prony指数函数参数之间的代理模型,提出通过已知土壤力学参数和加载条件直接预测土壤承压沉陷特性的方法,模型测试效果良好。

为研究螺旋型电磁炮射弹结构的气动阻力并探讨其减阻方案,采用ANSYSFluent数值模拟了40mm射弹高速飞行的气动特性,研究了马赫数、攻角对射弹阻力的影响规律,并通过弹体结构优化分析了其减阻效果。研究结果表明:电刷与轨道凹槽设计增加了射弹飞行阻力,其中定子电刷增阻作用最大;受弹体表面固有缺陷限制,增大射弹攻角后阻力系数与速度成正比,7Ma条件下6°攻角与0°相比阻力系数提高了1倍;高压强梯度结合面圆角处理以及射弹底凹设计均可减阻,但前者的减阻效果更优。

机枪遥控武器站高低向半齿轮结构承受大口径机枪射击过程中的振动控制问题是武器站射击密集度提高的关键。在机枪射击过程中,高低向半齿轮的振动呈现低频小位移特性。针对振动问题,半齿轮结构需要一定的阻尼阻碍摇架的相对运动,同时耗散吸收多余能量,确保机枪射向不发生偏移。高锰基合金(Mn-20Cu-5Ni-2Fe)是一种具有优良阻尼效应的材料,刚强度较高。为兼容缓冲和减振效果,采用在铸钢基础上贴附高锰基合金的方法,增大半齿轮结构阻尼,同时不减少原始结构的刚度。对高锰基合金优化后的半齿轮结构进行有限元建模、模态分析及谐响应分析,结果显示优化后结构与原结构固有频率大致相同,刚度变化不大。在高锰基合金被动控制下振动位移峰值处衰减达78%,取得了良好的减振效果。

针对某型高炮射击仿真训练中存在弹道仿真精度不高、战场对抗环境粗糙简单的问题,通过采用一种新的对空射击诸元装定与弹道仿真算法,利用三维建模与视景仿真技术重建高炮抗击空中目标的作战场景及过程,解决了弹道失真问题和数据平滑问题,提高对空射击训练的真实性和逼真度,有利于提高训练者对空中目标射击的能力。

利用连杆机构可同时传递转角和扭矩的特性,综合火炮起落部分的俯、仰运动,采用四连杆机构,构建了"扭杆-连杆机构"平衡系统。通过给定传动比、传递火炮射角与扭杆转角之间对应关系,实现重力矩与扭矩的平衡。该机构原理的平衡机结构简单、质量小,可实现大扭矩输出,且性能不受环境气温变化影响,不易疲劳、使用维修简单方便,为大口径火炮性能提升提供了可行的工程应用方案。

针对火炮身管内径磨损量测量存在测试效率低、测试精度差等问题,利用激光位移传感器、步进电机和MSP430单片机,设计了一套无需定心装置的火炮身管内径测量系统。实验结果表明,身管内轮廓再现效果良好,显著提高了身管内径磨损检测效率与测量精度。

针对放入式电子测压器环境适应性校准时,依照传感器精度赋权的加权平均融合方法可靠性与全面性不强的问题,提出了熵权法计算权值的加权平均处理方法;对测量过程中不确定度突变的现象做出了解释,并改进了上升沿取点的校准数据选取方法。该方法充分考虑了测量结果的统计特性和数据的相关性,能进一步提高测试精度。经过计算分析,使用改进后的方法明显优化了测量不确定度;多组实验结果还表明,能有效改善放入式电子测压器的测试峰值散布性水平,较原有峰值校准法与上升沿取点校准法缩短了校准周期并提高了测试精度,对于火炮膛压的精确测量有显著意义。

身管是火炮实现作战功能的核心部件,其寿命基本决定了火力系统的寿命。在发射时,身管内膛承受发射药燃气和弹丸的高温、高压、冲击和摩擦,并出现严重的烧蚀和磨损现象,导致身管寿命极其有限,制约了火炮技术发展和部队实战使用。从造成身管寿终的机理出发,归纳总结了近几十年主要应用或重点研究的各类火炮延寿技术,包括内膛表面处理技术、发射装药技术、复合身管技术、修复技术等几大类别,分析了各技术的机理、优势和需要继续研究的方向,旨为继续进行身管延寿技术的研究提供参考。

随着高新武器系统精确打击和高效毁伤能力的不断提高,武器装备毁伤测试评估的要求和难度也越来越大。分析了武器装备毁伤评估研究的意义,从毁伤评估方法、毁伤评估试验、毁伤评估系统、毁伤评估规范和标准研究4个方面对国内外毁伤测试评估研究情况进行了综述,指出了国内在上述几个方面与国外的差距,并提出加强我国武器装备毁伤评估研究的建议。

火炮后坐阻力控制技术是协调火炮威力与机动性矛盾,是面对未来高威力、高机动火炮发展,提高火炮系统总体性能的关键技术。根据控制作用原理的不同,将后坐阻力控制技术分为自适应控制技术、电磁流变技术和电磁阻尼技术,详细分析了国内外研究学者对不同后坐阻力控制技术的研究进展,总结了现代火炮后坐阻力控制技术的前沿问题和挑战,概括了火炮后坐阻力控制技术的发展趋势,对未来火炮后坐阻力控制技术的发展提出了建议和思考。

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