为分析线圈内部的应力变形状况,根据线圈绕组的不同形态,建立了两种极端情况模型:简化模型和匝间局部折弯模型。通过分析电枢在堵驻工况下简化模型线圈内部应力变形,发现线圈内部与电枢距离最近的导线绕组存在应力和径向位移最大,得出通过限制内层位移可减少整体变形的结论。通过分析匝间局部折弯模型,得出了线圈内部匝数间的迅速过渡及输入输出端口处会导致线圈绕组应力集中,会对电枢产生较大侧向干扰力。绕组平滑过渡可减少层内过渡应力集中,但无法解决层间过渡区域应力集中的结论。针对上述问题,又建立了第3种通过铜管切割、焊接而成的螺线管线圈绕组优化模型,不仅可以解决在过渡时自身应力集中问题,同时去除了加工残余应力,可优化材料配置,提升加工精度和强度,有利于增强驱动对电枢的正向推力,减少对电枢的侧向干扰。

为提高快速部署能力和战场上的机动性能,轻量化是未来武器装备的发展方向之一,但大口径火炮的轻量化设计可能会对其射击稳定性带来不利影响。对某型轻量化大口径履带式自行火炮进行动力学仿真分析,仿真结果表明,火炮发射时俯仰角过大,跳高过高,观测点纵向位移超过现役对标装备的实测结果3倍以上,扭杆悬挂的转角过大,影响其使用寿命。为解决该炮的稳定性问题,在底盘的尾部配备驻锄,根据相关设计经验确定驻锄压缩阻力系数的范围,在该范围内进行等间距取值计算,输出车身俯仰角和驻锄支反力与压缩阻力系数之间的关系曲线,曲线上存在拐点且该拐点附近即为压缩阻力系数的理想取值,配备驻锄后的火炮的各项稳定性指标都改善了90%左右,观测点数据也优于对标装备的实测结果,该炮的射击稳定性已能满足要求。研究为该轻量化大口径履带式自行火炮的总体设计提供了技术支撑。

为了解决某自行加榴炮协调器在使用过程中出现故障较多的问题,提高供输弹系统的可靠性,对协调器工作过程的故障进行了统计,确定了电机驱动系统及蜗轮蜗杆传动为主要故障。分析得出故障的主要原因是驱动电机输出力矩不稳定与传动齿轮误差的作用下,使协调器运行中产生受迫振动,从而加剧了传动部件的磨损疲劳以及电机损伤的问题,造成协调器故障率上升;同时由于协调臂刚度不足,导致影响了系统协调精度。改进后的协调器使用油缸直接驱动协调臂,提高了动力输出密度,简化了传动结构,加强了协调臂刚度。通过仿真进行对比,改进后协调器弹性位移平均降低约28%,协调运动过程较之前更为平稳,在同等工况下,改进后协调器运行减速段增加约16.7%,为协调器的改进设计和性能优化提供参考。

为给出比较准确的验前分布,提高装备维修性定量指标验证结果的可信度,提出了一种改进多源信息加权融合的验前分布确定方法。结合Bootstrap法,改进了子样本重抽样方式,拓展了子样本数据的取值范围,确定了各验前信息的验前分布。改进了基于质量因子的融合权重确定方法,定义了均值可信度权重因子和样本量可信度权重因子,综合两种权重因子,使所求权重更加科学合理。结合某型装甲装备维修性验证试验,对MTTR指标进行分析,结果表明:所提方法融合后的验前分布更加准确,更接近真实分布,对提高装备维修性验证结果的可信度具有重要的参考价值。

为研究破片形状及质量对其侵彻性能的影响和靶板分层方式对其抗侵彻性能的影响,采用12.7mm标准弹道枪发射质量为8.05g、直径为9.4mm的钨球以及质量为12g、尺寸为内切圆Φ9mm×9.5mm的六棱钨柱,分别撞击材料为Q235的3种不同结构靶板。通过试验和R-I公式得出了钨球及六棱钨柱破片侵彻3种不同结构Q235靶的弹道极限。在此基础上,验证了选用模型及参数的有效性;并采用数值模拟方法研究了相同质量下两种不同形状破片侵彻Q235靶性能的差异性。研究结果表明,破片侵彻靶板的性能不仅与破片形状、靶板分层结构有关,还与破片侵彻靶板的速度以及破片质量有关。六棱钨柱侵彻靶板性能与其着靶姿态以及靶板结构有关。在质量相同以及一定侵彻速度的条件下,球形破片侵彻靶板的能力高于六棱柱破片,叠层靶比相同厚度单层靶能够提供更好的抗六棱柱破片侵彻的能力。

针对在复杂环境下因目标点的提取精度不准而导致位姿测量误差较大的问题,提出了一种自适应阈值的预处理及特征点校正的方法。该方法将包含X形特征点的条状模板作为标靶固定在火炮身管上,经网格化搜索出适应光照的最优变换参数后,利用角点检测算法检测出初始角点坐标,结合特征点之间的几何约束及像素灰度值的分布特点,对所提取初始角点坐标分别进行多点校正与单点校正。实验验证表明:该算法适合大范围、高精度的动态姿态测量,高低角的测量误差在2.1mrad以内,有效解决了工程实际中因环境复杂、特征角点检测不精准而导致位姿测量误差较大的问题。

随着高新技术的发展,影响战场态势的因素错综复杂,针对战时装备损耗的特点,提出改进型灰色-马尔可夫预测模型,成功将其应用于某型航空弹药维修器材的消耗预测。该模型运用加速指数变换和几何平均变换方法处理原始数据,以提升灰色GM(1,1)模型的初步预测值的准确度。根据原始数据与初步预测值之差,运用模糊C均值聚类(FCM)法对状态空间进行合理划分,确定状态个数和聚类中心。为挖掘数据之间的相依关系,引入马尔可夫状态权重,以更合理地确定预测时间点的马尔可夫状态,获得最终预测值。实例分析表明该算法具有较高的精确度和可靠性,应用前景广阔。

为了评估绝对坐标法射击时计算参数对诸元精度的影响,基于绝对坐标法的计算原理,给出了利用高斯投影正算算法计算目标相对坐标和射击诸元的数学模型,分析了计算参数的误差对射击诸元的影响,并通过设定符合实际的条件进行了仿真计算。仿真结果表明:目标航迹向误差、敌我对地航速误差会导致射击诸元误差随推算时间产生累积效应,当上述装定参数误差均值增大1倍,诸元误差达到相同大小所需时间减少一半;射击舰航迹向误差、风流压差角误差均值增大1倍,诸元误差也增大1倍;相同大小的误差均值,射击舰航迹向、对地航速误差相对于目标对诸元精度的影响更大。

针对MEMS陀螺仪输出信号中噪声较大的问题,提出了一种EMD-DFA-小波阈值去噪的方法。利用EMD理论将信号按照频率高低分解为若干IMF分量和余量,将DFA方法应用到噪声与信息主导的IMF分量临界点的判定中,并通过仿真实验证明了DFA判定方法的有效性。针对传统EMD去噪方法直接去除噪声分量导致的信号缺失等问题,采用小波阈值去噪法对噪声主导的IMF分量去噪后再与低频分量重构,最大程度地保留了有用信息。同时,对小波阈值去噪的核心步骤进行了改进:采用随分解尺度的增加而逐渐减小的动态阈值选取规则,最大程度上保留了各层的有用信号;对阈值函数进行了改进,既对较大的小波系数进行了收缩变换,又保留了较小的小波系数,使之兼顾软、硬阈值函数的性能。为验证提出方法的有效性,分别对仿真信号和实测MEMS陀螺仪数据进行了去噪分析,结果表明:和传统EMD去噪法相比,新方法去噪后的均方差降低了22%,信噪比提高了59%;和EMD-DFA-传统小波阈值去噪相比,均方差降低了12%,信噪比提高了13%。

针对大口径舰炮对舰船雷达隐身性能的影响比较突出,提出了利用舰炮防护罩外形隐身技术来降低舰炮的雷达特征信号。按照外形隐身设计原则,舰炮防护罩隐身外形设计为多面体,各面板都带有倾斜角度。使用物理光学法对防护罩周向隐身性能进行了多频率、多探测仰角仿真,仿真结果表明防护罩周向的强散射源点较多,防护罩隐身性能较弱。利用倾斜角度变化对RCS值影响明显的特点,对防护罩周向各面板的倾斜角度进行了优化,并对角度优化后的防护罩重新进行了RCS仿真,最终得到隐身性能较好的防护罩外形。与优化前的防护罩相比,优化后的防护罩周向RCS值明显降低,RCS最大值降低了56.6%,防护罩0°(360°)方位的RCS值降幅最大,达到了144.3%,角度优化后的雷达特征主波瓣明显收窄,防护罩的隐身性能得到很大提高,为其他相似产品防护罩的隐身设计提供了技术参考。

以某大口径火炮为研究对象,运用有限元仿真技术,通过Python语言对弹炮耦合有限元模型进行二次开发,建立弹炮耦合参数化有限元模型。在弹炮耦合参数化有限元模型的基础上,以膛线结构参数为设计变量,以炮口扰动和导转侧受力最小为优化目标构建目标函数,借助最优拉丁超立方试验设计建立样本空间,构造响应面多项式函数近似模型,利用NSGA-Ⅱ型遗传算法对膛线结构进行多目标优化,通过对比分析对优化结果进行验证。优化结果表明,优化后的膛线结构使导转侧受力和弹丸起始扰动分别减小了25.8%和28.8%.

高炮检测仪是高炮研制中必需的检测工装。目前用于高炮研制的检测仪普遍存在功能单一、通用性差的问题,从而导致高炮的研制成本增加,使用维护不便。针对目前的问题,研究设计了一种高炮通用型综合检测仪,介绍了设计方案的工作原理、组成、功能等,详细描述了该方案的总体架构及软硬件实现方法。经实践证明,基于该方案设计的高炮通用型综合检测仪具有功能齐全、通用性好、可扩展以及性价比高的特点,较好地解决了目前高炮检测工装所存在的问题。

针对军用光网络中多请求的资源利用率低、频谱碎片化程度高的问题,通过分析光网络资源状态的感知与任务请求对光网络带宽资源的实际需求情况,基于网络的实时资源占用和空闲状态确定网络资源多维帧矩阵,分析任务请求的负载容量、路由跳数、频谱完整度和任务分裂度4个因素对资源分配的影响,利用资源多维帧矩阵计算k条路径的频谱复用率,选定最优分配的频谱。由仿真数据可知本算法降低了多任务请求阻塞率与频谱碎片化程度,提高了光网络频谱资源的利用率。

根据箱式火箭炮的特点和电连接器插接机构的设计要求,设计了一种剪叉式自适应插接机构,采用电磁阀控制充放气实现自动插接,双层安装座结合十字交错槽的结构形式实现位置误差自适应。通过理论计算确定空气室的推杆行程、推力、充放气时间等主要参数。根据插接机构的动作原理和主要部件间的拓扑结构,在ADAMS中建立动力学模型,仿真插接机构的动作过程,分析仿真结果并进行结构优化,结果表明:插接机构可实现自动插接、断开功能,且能够适应插头插座间的位置偏差;对空气室进行结构优化后,插接过程冲击力大大减小,插接到位后接触力减小至0N.

针对采用异构层次网络架构构建的作战试验测试通信网络在采集试验数据时,由于缺乏全局范围内的时间同步机制导致试验后数据回放过程中出现时间偏差的问题,分析了作战试验异构层次网络独有的特性,给出了作战试验网络的拓扑结构,在此基础上,进一步分析设计了作战试验测试数据回放时间偏差机理与模型,并提出了基于最优划分的时延修正方法和基于虚拟时钟的数据回放控制方法,为保证试验后周期大数据回放与分析处理的精确性提供了一种解决方法。

针对国军标中对不同质量水平装备的性能考核通常采用定数样本,用试验数据均值与指标对比判定是否合格,存在未给出试验结论的置信度以及不能体现装备性能优/劣引起的试验成本差异等问题。在分析传统假设检验方法、置信限评估方法和序贯检验方法的基础上,应用置信检验理论,提出了一种基于正态分布的装备性能置信检验序贯试验方法。该方法以"大概率"判定装备性能是否合格,避免了传统假设检验仅能给出"小概率"拒收或不拒收时却没有充分理由接受的尴尬,以及国军标定数样本一试到底的弊端,尤其对性能明显优于或低于指标,能提高试验效费比;并以试验仿真数据为例,诠释该方法的优势。

针对提高埋头弹火药热暗哨性能及弹道特性,尤其是弹丸在冲击挤进过程中的运动特性这一影响埋头弹整体性能的重要参数,提出了一种基于电磁感应定律测量弹丸冲击挤进过程速度的有效方法,建立了半封闭壳体的速度测试参考模型,分析了弹丸在冲击挤进过程中通过感应线圈时,钕铁硼磁体(Nd-Fe-B)原生磁场与涡流效应产生的附加磁场叠加成复合磁场,以及磁体偏移量对感应线圈电动势的影响;为减小测量随机误差,提出一种多区间测量方法。基于短管炮装置,建立弹丸冲击挤进模拟试验系统,通过电磁法和高速摄像法测量获得冲击挤进过程中弹丸速度和位移,电磁法可实现弹丸冲击挤进过程中各阶段速度变化的快速响应,当弹丸速度高于8m/s时,速度测量相对误差小于1%,验证了电磁法的有效性。

近几十年来,美国、俄罗斯、德国、意大利、英国、瑞士等军事强国以及我国在中、小口径突击和防空火炮功能和性能发展实例的基础上,提出了突击、防空火炮发展演化的源动力是追求打击空域增大、打击威力提升、打击精度提高、能够根据作战环境和作战对象的变化及时适应多样化目标作战能力的观点,并定量地分析了突击、防空火炮口径增大化的发展趋势所带来的装备作战能力提升、作战效能增加,进而提出为适应未来复杂战场环境、面对多样化作战目标,突击、防空火炮口径发展应采用融合化、多域化、多功能、弹药制导化的思路,且应该具备防空、对地、击硬、打软的多样化作战能力,这样突击、防空火炮武器才能够在未来复杂战场环境中持续发挥作用与威力。

为解决我军空降兵武器装备火力打击能力弱、反应速度慢和地面机动性差的问题,对空降火箭炮武器系统进行轻量化研究。通过分析空降兵和空降火箭炮武器系统的作战使命和任务,对空降火箭炮武器系统进行功能轻量化,将其装备组成从11种精简到6种,减轻武器系统质量,优化空降兵火力打击体系武器装备配置。通过对火箭炮底盘系统、火力系统和火控电气系统功能与技术分析,提出空降火箭炮总体轻量化方案和结构部件材料、结构及成形技术的轻量化方法,使火箭炮空投状态质量和外廓尺寸满足运-8C空运和投物-19空投的要求。所采用的武器系统组成功能轻量化、武器装备总体方案轻量化和结构部件轻量化方法,可为我军未来空降武器的研制提供参考和借鉴。