对某型履带式无人战车的通过性及射击稳定性进行研究,基于RecurDyn仿真平台建立战车的三维动力学模型,结合设计指标要求,构建不同行驶工况的路况模型,进行越障、越壕、爬坡等通过性及射击稳定性的仿真分析。仿真结果表明,该战车的初始设计方案基本可以满足指标要求,但存在越障时战车上仰姿态过高、落地时受到的冲击过大、越壕时诱导轮受到严重磕碰等问题,设计方案还应进一步改进。通过对仿真动画和战车俯仰角以及相关部件的受力曲线进行分析,对负重轮的布局进行改进设计,将第2组负重轮及其悬挂的装配位置向车首方向前移0.45m,改进后的战车通过性得到了显著提高,且稳定性未受到任何不利影响。研究结果可作为无人战车智能环境感知与自主机动技术的研究基础,为相关车辆的底盘行驶系统设计提供一定参考。

为了减小舰炮射击过程中整炮振动,基于简化的三自由度舰炮与平台系统振动模型,进行了舰炮系统整体振动分析及结构参数优化的相关研究。通过建立三自由度系统下的运动动力学微分方程,在一定条件下求得舰炮系统的无阻尼固有振动频率和有阻尼固有频率,分析了舰炮系统的射击静止性和稳定性条件,并计算得到不同时刻舰炮系统整体跳角的位移方程。结合某型舰炮实例,根据安装条件中的约束力与结构参数函数关系,采用函数寻优算法获得该型舰炮结构参数最优解,通过振动案例表明结构参数优化在舰炮减振中的重要作用。

针对当前冲击波测试数据峰值和比冲量不一致的问题,从传感器及其适配电路入手,研究了适配器电路的传递函数。由冲击波经验公式构造冲击波正压激励信号,分析了冲击波超压信号特征参数受压电适配器高低通截止频率的影响。结果表明,压电适配电路中高通截止频率f_H≤0.09Hz,低通截止频率f_L≥150kHz时,冲击波峰值误差、正压持续时间误差和比冲量误差均小于2%.按该参数设计的电路经信号发生器模拟冲击波信号测试验证了分析的正确性。分析结果为冲击波测试适配电路设计提供了依据。

炮射武器装备在研制过程中,因测试时的复杂恶劣环境,导致基于高速摄像的运动目标动态参数获取技术获取的高速运动图像不够清晰,从而无法进行有效的数据获取。针对试验过程中存在的烟尘导致被摄目标被虚化、高速目标运动模糊和被摄目标过暗使细节无法观测这3种典型图像质量问题,分别采用暗通道去雾算法、基于盲反卷积的Lucy-Richardson算法和变换函数算法进行预处理,并对处理结果进行了客观评价和实验验证。结果表明,图像处理算法提高了图像辨析度并有效改善图像质量,提高了该测量技术在复杂环境下的适用性。

为探究筒型电磁阻尼器在高冲击环境下的制动效果,开展了高冲击载荷作用下筒型电磁阻尼器的动力学特性研究。基于ANSYSMaxwell电磁学有限元软件建立筒型电磁阻尼器二维数值仿真模型;通过对数值模型进行计算,获得筒型电磁阻尼器在冲击载荷作用下的阻尼输出特性和动力学特性,研究分析了内筒和外筒电磁阻尼力的分布特点;重点探究了导磁筒厚度、导电筒厚度、气隙宽度以及磁靴厚度等参数对动力学特性的影响。研究结果表明:双筒型电磁阻尼器的阻尼力主要由内外导电筒提供,外导电筒占据主导部分;内外导磁筒厚度在一定范围内不会对阻尼力产生影响。

火炮初速决定着在复杂战场环境中能否准确打击敌人,而准确预测出火炮初速关系到在不经试射的情况下能否成功命中目标。预测火炮初速往往采用某种单一模型,虽然建模简单但是只能提取出火炮初速中的某一特征,从而导致预测精度并不理想。针对这种情况,选取了某型火炮3组不同的初速数据进行分析,提出利用ARIMA时间序列模型、GM(1,1)灰色模型及BP神经网络模型进行预测,既能提取出火炮初速中的线性成分又能提取出非线性成分,同时为了最大限度发挥出单一模型的预测优势,利用3个单一模型建立了组合模型,并利用实测数据对各个模型预测精度进行了检验。结果表明,组合模型能更好地发挥出所有模型的预测优势,预测精度更高,更适合作为火炮初速预测的有效模型。

为研究7.62mm穿甲弹垂直侵彻陶瓷金属复合靶板的弹道极限速度,基于能量守恒提出一种改进的理论分析模型,进行了7.62mm穿甲子弹侵彻陶瓷/装甲钢复合靶板的试验研究,并通过理论分析的方法对试验结果进行验证计算。研究结果发现:陶瓷/装甲钢复合靶板利用该理论分析模型计算出的弹道极限速度与弹道试验结果吻合的较好;综合理论分析和数值模拟分析结果,得出弹道极限速度与陶瓷锥质量正相关。基于理论模型的可靠性,可预测不同复合靶板厚度下弹芯剩余高度,得出陶瓷厚度是决定弹芯剩余高度主要因素。

武器系统发射时的初始扰动对于射击精度的影响至关重要,为了研究火箭炮发射时土壤硬度对于发射初始扰动的影响规律,提高火箭炮射击精度,利用多刚体动力学、多柔体动力学理论及土壤本构模型,建立刚柔耦合火箭炮发射动力学模型。该模型充分考虑了土壤刚度、粘聚力及内摩擦角等关键参数对于火箭炮振动特性的响应影响,由刚柔耦合模型计算了燃气流冲击下火箭炮支腿的受力特性及炮口响应,并进行实验验证,最终研究了几种不同硬度土壤对火箭炮初始扰动的影响规律。该计算方法为土基发射武器的动力学计算提供了重要的参考。

针对火炮高平机电液伺服系统存在的负载惯量大、运动过程非线性特性显著、同时存在非匹配不确定性和不确定非线性、外部干扰未知等问题,提出一种自适应动态面反演控制方法。推导建立了系统的数学模型并为每阶系统设计Lyapunov函数和虚拟控制量,逐步反演得到控制律。引入动态面控制方法消除反演过程微分项的膨胀,采用自适应律实现控制过程中未知参数的在线估计,并对控制器稳定性进行了理论证明。借助ADAMS-AMESim-Simulink进行系统的联合仿真,结果表明该方法能实现高平机快速上行与下行,压力波动较小,获得了较好的动态跟踪精度,稳态误差满足要求,具有较强的鲁棒性。

针对小口径武器结构设计的技术要求,提出一种与武器耳轴同轴布置的扭簧式平衡机。该平衡机利用扭转弹簧提供的扭转力矩来抵消武器在俯仰过程中起落部分的重力矩,以此减小重力矩对武器操控带来的负面影响。以遥控武器站为对象,通过建立遥控武器站的虚拟样机模型,对遥控武器站俯仰过程中重力矩、平衡机力矩以及不平衡力矩的变化情况和到达指定射角火炮起落部分停止运动时武器系统的稳定性进行了分析。由仿真结果可知,新型的扭簧式平衡机能够很好地平衡重力矩,并在火炮起落部分停止运动时遥控武器站具有良好的稳定性。

针对作战试验实战化背景要求下的防空高炮系统反应能力的测试需求,提出了一种基于指令识别的武器系统反应性能评估方法,在建立武器装备关键状态与作战指令之间的相关性的基础上,研究运用语音识别技术对作战试验过程中实时采集的话音口令进行处理,综合数据指令等通信数据,重构武器系统操控关键时间序列,统计给出各作战试验科目条件下的防空高炮系统反应时间,弥补了当前试验方法的不足,可为提高作战试验效能评估的准确性提供技术支撑。

为研究链式回转弹仓系统振动特性,根据弹仓刚体动力学方程,推导出主动链轮角位移解析解的近似表达式,在此基础上考虑弹筒侧壁的柔性,建立炮弹和弹筒碰撞模型,将板簧刚度及其安装位置作为设计变量,分析炮弹在运弹过程中的姿态扰动,进一步考虑连发射击条件下载弹量减小对弹仓运动规律的影响,得到电机驱动力矩的修正方法,并结合数值仿真结果验证方法的有效性。研究表明:利用拉普拉斯变换方法可以快速求解链轮转动角位移和角速度变化规律;仅考虑炮弹滑移的情况下,增大板簧刚度以及降低板簧的安装位置有利于控制炮弹晃动位移幅值;通过修正电机的驱动力矩,可以减小弹仓交接弹药的时间误差和炮弹在弹筒内的位置误差。研究结果对于弹仓系统的精细化设计具有应用价值。

简要分析了弹炮结合武器系统的作战特点及系统效能评估的作用。概要介绍了系统效能ADC模型及其计算参量的数学描述,重点对故障分布规律服从负指数分布的武器系统的工作状态及其转换关系进行了分析,给出了状态转移概率,建立了状态转移方程,并给出了状态方程的解算过程及可信赖矩阵的获得方法,完善了系统效能计算模型。结合某弹炮结合武器系统工程应用数据,重点分析了其可能存在的9种工作状态,绘制了武器系统状态转移空间图,给出状态转移概率及状态方程的通解,计算了不同工作时间条件下装备系统效能;研究了可靠性参数变化对系统效能的影响,给出了装备研制建议,为系统设计、研制和评价提供了依据。

比较了普通最小二乘法、整体最小二乘法在放入式电子测压器应用环境下动态校准过程中数据拟合的差异。分析描述了两种拟合方法的基本理论与回归模型,并推导了整体最小二乘法的具体解算过程;从模型、参数估计和精度评定等方面对两种线性拟合方法进行了对比。由于校准实验本身的特殊性,拟合直线应确保标准量值与拟合直线的y值之差的平方和最小,所以普通最小二乘法在放入式电子测压器校准工作中还是最为适用的。只有当自变量以及因变量的误差都不能忽略不计时,整体最小二乘法有望获得最佳的拟合效果。

针对大口径线膛炮发射瞬间身管会发生扭转给炮口振动位移测量带来影响,提出了一种利用高速摄像技术测试大口径线膛炮炮口振动位移的方法。根据大口径火炮炮口振动特性,选择将平面镜架设于火炮前方,利用高速摄像机拍摄平面镜反射的带有标记的炮口运动图像,通过基于亚像素的数字图像处理技术实现炮口振动位移的高精度测量,该方法可将炮口振动位移从身管扭转位移中分离出,消除线膛炮身管扭转对测试结果造成的影响,提高炮口振动位移的测试精度。通过实弹射击,得到了平角射击条件下某155mm火炮炮口的振动位移量,验证了该方法的有效性,为后续大口径线膛炮炮口振动位移测量提供了依据。

为直观反映靶场计量保障的整体质量和效果,兼顾计量管理和装备保障的需要,提出用计量保证率取代传统的计量受检率和计量合格率。着眼靶场实际,从试验装备的计量状态、已检时间、重要程度、计量方式4个方面构建了计量保证率的评估指标体系;运用模糊综合评价和专家经验建立了计量保证率评估模型;通过Matlab的仿真计算,结果表明:计量保证率比计量受检率反映的计量保障整体质量变化更显著,比计量合格率表达的装备保障整体效果变化更直观。

针对维修工作分析法(MTA)确定维修资源繁琐复杂,不能体现占用型资源的占用与释放过程的问题,提出了采用Petri网理论来描述维修过程的方法。考虑维修工作特点,对Petri网进行改进,使用层次时间颜色Petri网(HTCPN)建立装备维修过程模型。运用基于JAVA环境下的PIPE软件对模型进行分析和仿真,直观展示出资源占用、释放和消耗的过程,并提取维修过程所需维修资源。以某自行发射装备液压系统故障维修为例,验证了该方法的合理性和有效性。

智能化是未来火炮武器系统的发展趋势。根据未来战场智能化装备的需求及国外智能火炮武器的发展现状,给出了智能火炮武器系统的定义,分析了以OODA循环为模型的火炮武器系统智能化内涵,总结提炼了以认知为基础、有中心及无中心智能协同、资源池能力柔性重组、算法和算力等智能火炮的主要特征。构建了以智能感知、智能决策、智能控制、智能反馈为环节的智能火炮武器的系统架构,探讨了关键环节的智能化应用模块。最后阐述了火炮武器系统智能化所涉及的关键技术,为火炮武器的智能化技术发展提供了借鉴。

电磁发射是一种通过电路产生的洛伦兹力推动发射体进行加速的新型发射技术,与传统火药发射相较具有极大优势。绝缘支撑作为发射装置中的重要部件,其性能直接影响了装置整体的可靠性及寿命。以典型发射装置结构为例,简要介绍了绝缘支撑的安装形式及作用;在此基础上,参考国内外电磁发射研究,结合电磁发射原理,分析了绝缘支撑的性能需求;介绍了绝缘支撑材料的应用现状,分析了各种材料的优缺点及可能采用的改进方式,为后续绝缘支撑的进一步研究提供参考。