为了对比分析不同口径电磁轨道炮C形电枢的电磁特性,设计了小、中、大3种电枢及其相应的轨道,计算了枢轨接触性能,通过Maxwell3D有限元分析软件仿真得到了3种电枢枢轨接触面上的电流密度分布情况和洛伦兹力。结果表明:3种口径电枢的电流密度集中区域都发生在枢轨接触分离处和电枢喉部,然而相对于小、中口径轨道炮,大口径轨道炮C形电枢最大电流密度位置由枢轨分离处转移至电枢喉部外沿,同时随着轨道炮口径增大,枢轨界面最大电流密度下降明显,中、大口径轨道炮相比小口径轨道炮分别下降了13.7%和35.5%.研究结果可为大口径电磁炮设计提供重要依据。

针对某口径轻型无后坐炮的研制,建立了带状变燃速发射药燃烧数学模型,根据经典无后坐力炮内弹道理论,建立基于变燃速发射药的内弹道数学模型。模型计算结果与该口径无后坐力炮试验结果相吻合。基于该模型研究发射药内外层密度、内外层燃速比以及外层与总厚度比对最大膛压、炮口初速和不平衡冲量的影响。计算结果表明为了减少膛压和不降低初速,变燃速药内外层密度之比不能过大,内外层燃速比应适当取较大值,外层厚度与药片弧厚之比取较小值。

基于水下超空泡射弹武器的发射机理及结构特点,采用气体动力学理论,针对全水下发射方式高膛压、低初速的问题进行改进。建立计及弹炮配合间隙及气液两相相互作用的水下枪内弹道模型,运用四阶龙格-库塔法进行数值求解,得到了发射过程中膛压和射弹速度的变化规律,分析了间隙的有无对内弹道特性的影响。设计了实弹射击实验,验证了内弹道模型的正确性。计算结果表明:在全水下发射方式的基础上考虑弹炮配合间隙,能够有效降低膛压并提高射弹初速度。

本套控制系统是某武器系统的重要组成部分,其设计的好坏直接影响到武器系统的先进性。针对该系统具有高速度、高精度、多自由度、多总线节点等特点,采用了基于CAN总线的CANopen协议构建了系统通信总线。通过对节点通信报文测试和控制系统时序分析计算得出CANopen协议下的总线负载,并验证了CANopen协议在多节点控制系统应用中的优越性,结合系统控制方案详细介绍CANopen总线协议在多节点伺服控制系统中的应用。

电动舵机作为飞行器的重要组成部分,其机械结构的装配会带来传动间隙、摩擦、死区等无法避免的非线性环节,这些因素会导致机构在运动时出现卡滞、噪音、振动等现象,从而对系统的控制精度造成一定的影响。通过分析舵机样机的结构特点和样机的性能测试结果,研究了舵机传动中的非线性因素对系统产生的不利影响。针对样机的结构弊端,采用一种(轴承+摇臂)传动结构形式,大幅地减小了传动间隙和摩擦,使得舵机性能明显改善,有效地消除了非线性因素给控制系统造成的不利影响。实践证明,该传动结构形式可适用于高带宽、高控制精度的电动舵机中。

为了研究膨胀波火炮扩张喷管在发射过程中所受作用力的大小,利用二维非定常Euler方程并结合Roe一阶迎风格式,采用动态铺层的结构化网格方法模拟发射过程中惯性炮闩与身管的相对运动。用proflie文件将内弹道求得的惯性炮闩运动状态赋予闩体,利用UDF对膛内时期流场的压力、速度、温度进行初始化,从闩体打开的瞬间开始进行仿真,监测发射过程中闩体和扩张喷管的受力,进而求得膨胀波火炮的炮膛合力与其冲量,并与同等发射条件下闭膛火炮炮膛合力冲量进行比较,较以往的经验公式计算更为准确,为计算膨胀波火炮减后坐性能提供了新方法。结果表明,与传统闭膛火炮相比,在初速基本保持不变的情况下,膨胀波火炮发射过程中炮膛合力冲量减少达48.4%.

转膛自动炮的动力学性能是自动炮总体设计的重要依据,为了进一步研究转膛自动炮动态特性,根据转膛自动炮实际工作特点,以经典多体动力学和气体动力学理论为基础,考虑导气室火药气体耦合、机构撞击和摩擦等因素,建立了转膛自动炮动力学模型,编制计算程序框图并进行仿真计算,得到自动炮射击时机构运动特性曲线,获得了自动炮后坐与复进时的运动特征数据,仿真计算结果与试验测试结果进行对比,后坐过程中主动滑板的最大速度相对误差为1.39%,自动炮射速相对误差4.9%,验证了动力学模型的正确性和有效性,为自动炮总体设计和结构优化提供设计依据。

以平台探测、跟踪和打击为主的传统作战模式必须向网络化、协同化发展,提出了防空武器系统网络化协同作战流程,重点研究了接力跟踪、补盲跟踪和多目标同时跟踪等几种协同控制策略。同时,针对武器平台间协同探测、跟踪和解算信息的共享和转换,给出了防空武器平台间信息传输基本模型,结合导航姿态测量设备的精度和数据传输时延所构成的误差,分析计算了对协同信息转换精度的影响,为防空武器系统协同作战的技术突破、功能实现、作战效能分析提供了思路和理论依据。

针对输弹机输弹时的机构运动问题,为获得在水平输弹条件下机构的运动特性,通过模型简化、理论公式推导和仿真分析,进行了输弹机构输弹特性的研究。基于简化模型对机构进行受力和运动分析,建立机构运动方程并利用MATLAB进行算例分析,使用ADAMS样机试验分别研究了理想输弹和计及炮弹摩擦两种状态下的炮弹运动特性和弹体质心位置偏差变化情况。结果表明,齿轮副摩擦对输弹运动有较大影响,炮弹摩擦造成输弹时间误差。

单独应用红外传感器进行跟踪时不能获取关于目标的距离信息,在实际应用中常需结合激光测距完成火控信息的获取,然而在一些特殊情况下,如在激光对抗或激光故障条件下,如何获取完整的目标跟踪信息就显得尤为重要。为提升系统的隐蔽性,并且实现全要素跟踪信息的获取,充分利用多平台进行联合跟踪,采用红外多站联合对目标进行检测,同时应用无迹卡尔曼滤波(UKF)进行跟踪融合。通过对空中目标的联合跟踪算例,进行了方法验证。仿真结果表明,所提出的联合跟踪方法能够有效进行空中目标的连续跟踪。

为解决身管武器在水下发射时身管内膛进水,弹丸遇水后姿态发生变化会引起炸膛的问题,在身管前端增加了由一个长时阻水阀和一个短时隔水阀组成的阻水装置,使发射过程中,身管内膛不会进水。隔水阀以快门式开合机构为设计原型,提出了一种隔水阀快速开合曲线槽设计的方法,并对隔水阀关键零部件进行了刚体动力学仿真。结果表明,隔水阀的设计在原理上是可行的,新设计的曲线槽可使机构间接触力降低,机构运动可靠性和安全性较好。

针对武器装备远距离有线通信应用场景,提出了一种基于VDSL2的以太网通信及同步方法,实现了以太网数据和同步脉冲信号在长距离双绞线上的同传,利用基于反馈和鉴相的脉冲调理方法解决同步脉冲信号长距离传输的延迟和畸变问题,完成了基于CPLD的同步调理模块设计。该通信及同步方法可为武器装备远程通信及同步设计提供参考。

针对链式弹仓系统的精准位置控制问题,提出了一种模糊自适应滑模位置控制方法。该方法通过设计合理的模糊规则,构造模糊系统以逼近弹仓系统模型中存在的未知非线性函数;设计的切换增益自适应律不仅保证了系统的鲁棒性,而且削弱了抖振,改善了弹仓系统的运动性能。在存在随机扰动的情况下,采用所设计的控制器对弹仓系统进行仿真控制,仿真结果表明该算法不仅具有较强的抗干扰能力而且具有较高的位置跟踪精度。

针对传统实装训练存在的装备损耗大、训练环境要求高、维修训练难以实现等问题,以某型远火武器系统射击指挥车为研究对象,设计实现了由导演台、实装操作分系统、虚拟装备分系统、实装部组件分系统、联动分系统组成的基于半实物仿真的操作与维修训练模拟器,可以实现训练科目设置、操作模拟训练、联调联试、训练状态评估等功能。既可以用于部队相关专业学员的单体装备教学与训练、跨专业组训和年度综合演练,也可以用于部队勤务人员、指挥参谋人员和维修人员日常训练。

早期液体发射药火炮追求较高的膛压,但发射过程中的大幅高频压力振荡一直难以避免。为了解决液体药在发射过程中的燃烧稳定性问题,研制了液体发射药迫击炮试验系统,通过发射试验证实,在低膛压发射中,液体发射药的喷射燃烧循环可以稳定建立,且没有大幅高频压力振荡产生;试验表明,利用再生式液体发射药火炮的原理,可以使迫击炮的膛压充满度提升,发射药做功能力增强,能量利用率提高;建立了低膛压再生式液体发射药迫击炮内弹道模型,为后续研究提供参考。

采用激光测距和单片机控制技术设计了一种火炮击针突出量自动测量方法,可在不提出闩体的条件下就能定量测出火炮击针突出量,解决了火炮击针突出量定性传统检测方法在实际应用中存在的操作难度大、检测精度低等问题。该方法采取二维扫描式测量的方式避免了轴线对中误差带来的影响,对采集数据进行中位值平均滤波,确保了测量的重复精度,采用分段线性插值的方法自动校正了单片机在转换传感器采集数据时的非线性误差。

针对主战坦克自动装弹机故障频发、故障原因不易诊断的情况,结合当前基层装备修理的现实需求,在对故障树和确定性理论及两者结合的组合推理方法进行深入研究的基础上,改变以往通过专家评价设置静态强度的做法,提出基于云模型的静态强度的设置方法,并将其应用于主战坦克自动装弹机的故障诊断。同时以旋转输弹机为例,构造出旋转输弹的组合推理模型,进行验证。为自动装弹机故障诊断系统故障推理模块的实现提供方法,奠定基础。

针对火炮身管寿命机理和预测的难题进行了综述研究,简述了身管的主要失效形式、判断标准、判定方法以及测量方法,介绍了现阶段关于火炮身管的寿命定义和寿终机理方面的相关研究内容,分析了火药气体及弹丸对身管的高温烧蚀、化学侵蚀以及机械磨损等各方面的影响,并从基于理论模型和基于退化数据模型两个方面介绍了身管寿命的各类预测方法,分析了各类方法的特点,总结了当前阶段身管寿命终止机理研究和预测研究的成果,为了解当前研究现况和开展下一步研究工作提供了参考。

在电磁炮发射过程中,电枢和导轨处于高速滑动电接触状态,兆安级的峰值电流会使脉冲电源内晶闸管、轨道因焦耳热或摩擦热发生热损伤。为了解决导致的连发问题,需要进行合理的热管理。从热量传递的基本公式出发,给出基于冷却介质和增大换热面积的流道结构设计思路,表明液冷的散热优于风冷。鉴于液冷可分为喷雾冷却、液体浸没冷却、微通道冷却3种技术措施,通过文献对比提出了以纯水或乙二醇流态冰浆为相变冷却介质的导轨、脉冲电源、液体电缆一体化液冷系统,但纳米流体的选用和热测量问题仍需深入研究。

维修保障资源是确保装备使用和维修的重要依托,装备维修保障资源配置的科学优化,不仅能有效解决当前维修资源配置不足及过剩同时存在的问题,而且还能缩短装备维修等待时间、减少经费消耗,大幅提高装备维修效率。通过查阅近年装备维修保障资源配置优化文献,从人力、物力、经费和信息4个方面介绍了装备维修保障资源配置优化的研究现状,总结出配置优化研究发展不平衡、优化模型难以通用和地方研究机构参与度不高的问题,认为装备维修保障资源配置将向基于事例推理、基于信息化、智能化技术和基于军民融合的方向发展。