对螺杆气压式高平机平衡性能与螺杆-螺母接触支撑特性进行分析,研究平衡机特性以及高低机螺杆-螺母接触支撑特性对弹丸出炮口时刻运动状态参数的影响。通过建立全柔体弹炮耦合有限元动力学模型,考虑螺杆-螺母之间的接触/碰撞。以弹丸出炮口时刻俯仰和回转方向角位移、角速度、速度为因素,建立评估函数方程来评估对弹丸起始扰动的影响。结果表明当高平机系统处于平衡状态时,螺杆支撑螺母状态下弹丸起始扰动较小。高平机气体压强越小,对弹丸起始扰动影响越小。分析结果可为高平机结构设计优化提供指导,并为火炮射击精度分析提供参考。

为了进一步了解热枪散布异常机理,在基于身管温度场研究的基础上,建立了考虑材料热物特性的热枪弹丸膛内运动分析有限元模型。以热分析的身管温度场数据作为边界条件,通过显式动力学分析,获得了材料热物特性影响下的弹丸膛内运动状态。对比实验数据,验证了该弹/枪耦合模型的正确性。研究表明:随着身管温度升高,身管热膨胀特性在膛口位置增加了弹丸质心位移及膛内摆角,但减小了弹丸质心侧向速度;身管热弹性在膛口位置增加了弹丸摆角,降低了弹丸质心速度;被甲热塑性增加了膛口弹丸质心侧向位移、膛内综合摆角,降低了弹丸质心侧向速度。研究结果将为进一步研究热散机理,提高射击精度提供一定的帮助。

以某中型无人战车的初期方案设计的底盘选型为研究背景,将基于完全相同的上装和车身主体的战车分别搭配履带、6×6轮式和8×8轮式3种不同的行驶系统,形成不同的设计方案,采用多体动力学仿真分析方法,计算战车在平坦路面上静止状态下和25km/h速度行驶状态下的纵向射击的车身俯仰角和侧向射击的车身侧倾角,以及C、D和E级路面上以10、25和40km/h速度行驶时的车身俯仰角,通过仿真对比分析3种设计方案的战车射击稳定性和行驶稳定性。研究结果表明,在不考虑制造成本、可靠性和可维修性、长途运输等因素的前提下,履带式底盘在稳定性方面更有优势,且两种轮式战车之间的差距不大。研究结果为战车在初期方案设计过程中对行驶系统的选型提供了动力学方面的参考。

为了实现多参数电源模块的脉冲成形网络输出电流的稳定性与可控性,设计了一种基于模糊控制的电源时序触发控制系统。根据发射过程中电枢状态的非线性特征,建立电磁发射系统电路模型和动力学模型,并设计模糊控制器与控制指令处理与分配系统。建立一个由20个脉冲功率源模块组成的电磁发射系统仿真程序,验证上述系统的可行性。结果表明,模糊控制理论的引入可以准确控制脉冲功率源模块放电时序,使脉冲成形网络输出电流跟踪设定电流波形。

为了研究筒式武器后喷堵片参数对后喷流场的影响,利用AnsysFluent流体计算软件,基于6DOF动网格技术和铺层网格更新方法,建立了筒式武器后喷流场二维轴对称数值仿真模型,并进行仿真计算。以某型筒式武器为研究对象,研究了筒式武器在不同堵片质量、不同破膜压力条件下发射时后喷流场规律。研究表明:堵片在后喷流场中的运动可分为3个阶段:加速运动阶段、稳定运动阶段和减速运动阶段;筒式武器在堵片质量为30.5g、破膜压力为10MPa条件下发射,堵片速度最高可达670m/s左右;随着堵片质量增加,堵片速度明显减少,近场压强第1个峰值有减小趋势,第2个峰值有明显增大趋势;随着堵片破膜压力增加,第1个压强峰值变化较小,第2个压强峰值明显增大,堵片速度呈上升趋势。

电枢作为电磁轨道炮用弹丸核心部件之一,对其进行设计与改进一直在电磁轨道炮工程化研制中占据重要位置,其中应力评估是其设计的关键环节。基于电枢的负载要求和膛内不同时刻的工作状态,形成了电枢载荷及约束的加载方法,对所加载的载荷进行了参数化处理;依据轨道炮发射原理及发射试验结果对关键参数进行分析,根据分析结果对膛内工况进行了进一步假设及细化,建立了基于有限元方法的尾推式固体电枢应力评估方法;并以某型尾推式电枢为例进行了电枢应力的示范性计算。

应用了超空泡技术的水下炮弹在水下航行过程实现极大减阻,水下航程大幅提升,应用前景更为明朗。基于弹箭外弹道学及流体仿真软件对水下炮弹开展研究,建立了水下刚体弹道方程组,数值求解了水动力系数,仿真解算了相关弹道曲线,分析了水弹道稳定的初始攻角阈值。研究结果表明:水下炮弹弹丸发生沾湿的临界攻角为1.5°;900m/s初速、8000rad/s转速、1°初始攻角的水下炮弹在水下可稳定航行100m,存速大于100m/s,转速大于6300rad/s;为保证水下炮弹稳定航行,初始攻角应小于1.3°。

针对传统的外弹道测量手段本身所存在的危险性以及测试过程不可逆,难以满足新型武器系统的外弹道测试需求的问题,提出了一种安全准确的外弹道理论研究方法,利用MATLAB仿真软件求解弹丸的飞行姿态。以无控旋转弹丸为研究对象,依据弹箭飞行动力学理论,运用质心运动定理和动量矩定理分析弹丸的质心运动和绕质心转动的飞行过程,建立弹丸飞行姿态的数学模型,应用龙格-库塔法进行模型求解以及数据分析处理,得到弹丸的外弹道转速与章动曲线,并与实验测试曲线进行对比分析,所得结果基本一致,从而验证了所建立的旋转弹丸姿态数学模型的合理性。

现代自行压制火炮适用于战场直瞄和间瞄射击。针对火炮出现定向功能故障时,火炮无法自主确定射向,不能用于间瞄作战的故障,提出一种利用定向功能正常的火炮,实现快速为故障火炮赋予基准射向的方法。正常火炮使用直瞄镜瞄准故障火炮并进行激光测距,获得两者间的斜距离,依据当前炮塔轴线北向角、姿态传感器值、高低受信仪值计算出两者间的直线距离以及正常火炮身管轴线的北向角;正常火炮瞄准标志物,同样的方法再获得两者间的直线距离和正常火炮身管轴线的北向角;故障火炮使用直瞄镜瞄准标志物,正常火炮将获得的数据发送给故障火炮;故障火炮根据接收的数据和当前姿态传感器值、高低受信仪值计算出其炮塔轴线北向角,即可确定其基准射向。结果表明,该方法有效解决了故障火炮不能自主定向的问题,比传统方法操作时间短,并且人员安全性较高。

坦克中的陀螺仪能稳定火炮和瞄准线,提高瞄准精度,对其进行故障预测必不可少。以某型坦克火控系统的陀螺仪为研究对象,提出一种基于灰色模拟退火粒子群优化相关向量机的预测方法。对原始数据进行累加生成操作并归一化处理,来提取数据中隐含的信息;利用滑动窗口处理数据,使其适合模型输入;使用模拟退火粒子群算法优化混合核函数中的参数,利用寻优后的参数构建最终的预测模型。实验结果表明,经陀螺仪组获取的漂移数据预测值与真实值相差不大,可以准确地对数据进行趋势预测,为后续火控系统中陀螺仪部件的漂移故障趋势预测提供依据。

为了实现液体发射药火炮的自动变装药过程并保证燃烧室初始容积的稳定,设计了带游动活塞的加注方式,采用了模糊PID控制的步进直线电机位置伺服系统对定量缸活塞的位置进行控制。在AMESim及MATLAB/Simulink仿真平台下分别建立了自动加注系统的液压、气动部分和步进直线电机位置伺服部分的仿真模型。联合仿真结果表明步进直线电机位置伺服系统能够实现灵活变装药过程;系统加注0.8L液体发射药共需要1.3s、注液精度为99.91%,能够满足加注速度与加注精度的要求;火炮贮液室加注过程中游动活塞与喷射活塞分离,加注完成后喷射活塞头始终保持在燃烧室一侧的固定位置,可以保证燃烧室初始容积不变。

远程指挥控制决策系统是军事作战体系的"神经中枢",有效、高速、可靠地获取战场信息一直是制约战场态势感知的一个瓶颈。针对这个问题,讨论一种同构的多核嵌入式系统,该系统能够通过控制多条总线增加信息获取源,并通过信息源的备份增加信息的可靠性和稳定性。针对该系统的总线周期表优化问题,给出了系统任务模型,对RMS算法改进策略,并进行改进RMS算法可调度性分析。实验结果表明该算法解决了RMS算法适用于多核嵌入式系统的瓶颈问题,能够在多个处理器中同步进行总线资源调度,并且可以满足总线动态负载平衡,提高总线传输效率和系统的可靠性。

针对某倾斜瞄准式装置具有大质量大惯量且非线性的特点,以军用加固计算机作为控制系统的硬件平台、嵌入式操作系统VxWorks为软件平台设计了一种零-极点对消自校正PID控制器。在对自校正PID控制器从原理、设计方法上进行详细说明的基础上,对某装置的随动系统进行了控制器设计,利用零-极点对消的原理计算了3种工况下的PID控制参数,通过满载、半满载和空载工况试验,结果表明采用该控制算法具有控制量小、鲁棒性强的特点,适合于最小相位系统,系统在稳定性和快速性方面都取得良好的控制效果,适用于变质量变负载装置的随动控制系统。

红外探测装置是光电系统的重要组成部分。目标红外辐射在经过大气时与大气中的成分相互作用影响,从而导致目标红外辐射的衰减,影响了如红外探测系统、热成像系统的性能。通过研究大气环境对红外探测装置作用距离的影响,根据已有理论依据构建出大气系统对红外辐射的透射率模型;并计算出大气透射率,利用基于NETD距离模型及相关系统性能参数和指标,通过迭代计算,可求出目标与探测器之间的红外作用距离,分析计算了主要因素对作用距离的影响。该研究为红外探测系统方案设计及性能优化提供数据支撑,也为红外数字仿真系统构建提供了必要条件。

复杂结构由于其连接子结构种类繁多、连接关系复杂,特别是经过一段时间的工作,连接件出现松动和变位,导致其装配质量劣化。对此,提出一种基于频响特性分析方法,探索其在复杂结构装配质量检测和缺陷识别中的应用。通过对主要机构转换环节布置冲击激励和振动响应传感器,采用便携式采集分析系统同步采集冲击激励、振动响应信号,信号经相干修正预处理后,建立激励和各响应信号的频响函数关系模型。通过差异比较法,分析正常工况和待检复杂结构的频响函数特征参数,研究结构的装配质量问题。经对某综合传动装置及某供输弹机构实验结果分析表明,该方法能有效对复杂结构装配缺陷进行检测。

为合理度量大口径舰炮研制中所隐藏的技术风险,对其进行风险评估及后果仿真研究。将大口径舰炮研制的关键技术分解为模块化总体、火力优化、弹药储运总体集成、全电驱动、综合保障、智能化和隐身技术,并定性识别出了技术创新、引入和集成三项风险因素。采用模糊评价方法,建立了舰炮关键技术的风险评估流程,仿真结果表明大口径舰炮的综合风险为一般程度,可开展新型号研制。基于风险因子给出了大口径舰炮研制的技术风险后果评估流程,仿真结果指出:虽然舰炮总体风险级别较低,但其各项关键技术的风险都略微增长,尤其是智能化技术需进行风险处理。研究结果可为大口径舰炮研制提供全寿命周期技术风险指导。

近年来各国陆军正在进行着无人智能化武器系统装备革命,为了应对这一趋势,必须加紧研究无人智能化武器系统的关键技术及其在火炮系统中的应用。根据美国对于无人车的智能等级划分简析了无人智能化武器系统的概念,相较于传统武器,无人智能化武器系统有五大优势,即士兵伤亡更少、战术机动更活、战场侦察能力更强、后勤补给线更稳和单兵装备更轻;对于无人智能化武器装备的三大核心关键技术进行了探究,即自主性关键技术、网络保护技术和可互操作技术;从四个主要方面对提高火炮系统的无人智能化水平展开了研究,即发射系统模块化、火控系统智能化、行驶系统自主化和弹药补给无人化;还指出了无人智能化武器系统的最终控制权应归人所有。经过讨论认为,发展无人智能化火炮系统应该准确把握新时代国防战略思想、坚持体系化研发思路并且坚持军民融合发展的战略。

从世界陆军防空作战装备的军事需求出发,阐述了陆军机动伴随防空作战装备研制必要性。总结了空袭威胁的发展趋势与随之带来的防空反导任务、防空反导体系和武器系统的变化,提出了需要构建具备反应快、火力猛、可昼夜全天候作战和行进间作战、机动性好等技术特征的机动伴随防空作战装备体系的设想。分析了机动伴随防空作战装备战术使用特点,重点论述了以潜在用户作战需求为牵引,以任务为驱动、以C4I为依托、以武器平台为支撑的具有系统思想的武器装备体系架构方案,给出了三类国外典型的机动伴随武器系统产品系列,讨论了该类军贸装备应具备的能力。