线圈式电磁炮利用线圈间电磁感应产生的电磁斥力完成炮弹的发射，追求电磁炮更大的发射能力一直是当前研究的热点。设计了一种线圈式电磁炮，针对其控制系统的放电回路建立了等效电路和电磁力的数学模型。为准确分析放电回路各个参数对线圈间电磁力的影响，利用有限元分析和试验研究相结合的方法研究了不同参数对电磁发射力的影响。研究结果表明，放电回路参数和加载线圈匝数、线圈温度等对线圈间产生的电磁力均有不同程度的影响。通过对这些影响因素的研究分析，给出了提高电磁发射能力的方法和改进措施，并通过试验验证了研究结果的可靠性。

电磁发射超高速制导弹药出炮口动压极大，伺服舵机控制无法满足铰链力矩需求，为了维持弹道飞行稳定性，需要采用主动起旋、高速滚转和减旋止摆等一系列滚转运动控制策略。针对电磁发射超高速制导弹药的急速滚转运动进行研究，提出了适用于电磁发射超高速制导弹药的滚转运动稳定区域和减旋策略，通过对急速滚转过程进行建模仿真分析可知，电磁发射超高速制导弹药的滚转运动是一个高动态过程，滚转角速度变化与预置偏角、动压、起控时机等因素密切相关，主动起旋与减旋止摆控制策略为电磁发射超高速制导弹药飞行控制提供新颖可行的方法。

火炮进行安全且高精度的射击，需要设计出有合理强度和振动特性的身管。基于内弹道p-l曲线得出的平均压力曲线作为身管壁压载荷建立了某火炮身管有限元模型，通过ANSYSWorkbench对身管进行了强度及振动分析。推导了双剪强度理论用于身管弹性强度极限的方法，同时给出了采用平均压力法设计身管时基于不同强度理论需要匹配的安全系数。根据3种古典强度理论以及双剪强度理论对比了身管弹性强度极限随外径内径比的变化，校核了身管结构强度，求解了对应的安全系数。分析结果表明，双剪强度理论用于身管设计是合适的，由此理论设计的身管偏安全，其质量相对我国现行第二强度理论设计的身管增加的最少，设计的火炮身管强度满足使用要求，且避开了激振力的共振频率范围，不会导致结构共振现象的发生，结构设计较为合理，该研究为身管设计提供了一定的参考。

研究爆炸反应装甲夹层装药的射流感度，能更全面地了解反应装甲的性能，同时研究结果又有助于反坦克武器的进一步发展。采用非线性有限元分析软件，参照国家军用标准，建立了射流冲击入射反应装甲主装药的有限元模型，进行了新型反应装甲主装药射流感度的数值模拟研究。通过调整隔板厚度分析射流入射反应装甲主装药的响应机制，得到了反应装甲主装药的射流感度值。结果表明：随着隔板厚度的增加，射流作用在反应装甲主装药上的刺激强度降低，起爆深入距离与延时时间增大，得到射流起爆新型反应装甲主装药的临界隔板厚度为58～60mm,临界起爆阈值为50.39mm~3·μs~(-2)。

主要针对电磁轨道炮发射过程中百千安级脉冲大电流引起的瞬态强磁场的对外辐射特性进行研究，基于CST软件建立了电磁轨道炮发射系统准静态磁场特性分析模型，研究了电磁轨道炮发射过程中探针位置与瞬态磁通密度辐射的影响规律及频率特性，线缆对外辐射的磁通密度略大于汇流排对外辐射的磁通密度。基于RE101要求，改进频谱仪和环天线测试系统实现瞬态磁场频域测试，获取了发射系统周围的磁通密度，实测数据与仿真数据趋势一致、吻合较好，主要磁场辐射均集中在1kHz以下，仿真和实测方法均可为电磁轨道炮系统的电磁兼容性设计提供参考，有助于电磁轨道炮系统合理布局。

在利用初速雷达测试弹丸炮口初速的试验中，如何选择雷达的布站地点一直依靠的是参试人员的经验，始终没有一个科学准确的方法。为了解决这一难题，选择采用Apriori关联规则算法，从大量的历史试验数据中挖掘出测试的初速数据精度很高时对应的雷达布站地点。将雷达的布站地点作为关联规则的左规则、测速精度作为关联规则的右规则，利用Apriori算法就能挖掘出满足最小支持度阈值和最小置信度阈值的强规则，为确定雷达布站地点提供重要依据。通过测试数据进行验证，实验结果表明，根据挖掘出的强规则进行雷达布站，测试出的弹丸初速精度明显提升，表明该方法有效提升了初速雷达的测速精度。

轨道是电磁轨道炮的发射结构，是影响发射效果的重要因素。为了提高电感梯度、发射效率及炮口初速，在传统矩形轨道结构的基础上，依据轨道口径的设计原理，提出了一种新型轨道结构设计方案。其特点是轨道端面是反D形，沿轨道轴向方向，轨道端面逐渐变窄，呈现锥型。通过数值计算的方法，分别对新型轨道及传统矩形轨道的电感梯度、炮尾能量、发射效率等关键参数进行计算。计算结果表明：在输入能量相同的条件下，新型轨道的电感梯度、加速度以及速度有明显的提升，且基于这种新型轨道的发射器能够将电枢出膛速度提升6.1%,系统效率提升12.76%。验证了这种新型轨道优于传统轨道且为工程化应用提供了理论依据。

多级线圈发射装置的放电时序，需要根据电枢运动位置进行触发控制。使用光电传感器检测位置存在易受环境干扰与异物遮挡等问题。基于差动变压器与运算放大器组成自激振荡回路的方法，设计了一种结构简单、适用于线圈发射装置的位置检测装置。分析了电路原理，并采用低阶因子叠加拟合高阶系统的方法，分析了器件参数对系统的影响并设计电路。通过仿真软件对检测装置电路进行了仿真，并对装置功能进行实验验证。在有限元仿真软件中将检测电路模型与多级线圈发射装置模型结合，进行触发控制，仿真验证了基于位置检测电路的触发控制方法的有效性。

针对某中大口径车载火炮的自动装填系统，设计了一种新型的全自动化补弹系统。基于多刚体动力学理论建立该新型全自动补弹系统的虚拟样机模型，对该新型全自动补弹系统的工作过程进行动力学仿真，分析该新型全自动补弹系统各分系统工作过程中的动力学关系曲线和弹丸在运输过程中的稳定性。由仿真结果得知，该新型全自动补弹系统的各个机构工作有序；在整个补弹过程中，弹丸的运输也较为平稳，能够完成将备用弹仓中的弹丸转运至弹药全自动装填系统的自动化弹仓中的任务。为中大口径火炮补弹系统的设计提供了一种新的设计思路。

连续纤维增强复合材料作为比强度较高的新型材料，在军事领域已被广泛应用。火炮作为陆军的重要武器装备，存在质量较大的不足。基于最小质量原则，提出了一种复合材料缠绕金属内衬身管的减重设计方案。通过计算连续纤维增强复合材料的厚度和缠绕角度，并采用分段式设计，使复合材料的整体性能满足身管的设计要求同时，质量最小，从而达到减少火炮身管质量的目的。最后使用有限元法，验证了基于笔者提出的设计方案设计的130mm口径50倍径火炮的力学性能。仿真结果表明，基于本方案设计的身管满足设计要求，同时可以降低身管质量，提高火炮机动性。

弹丸轴向加速度是火炮动态测试中一项重要参数，针对小口径榴弹内部空间狭小以及传统加速度传感器体积大抗过载能力差的问题，以热对流式MEMS加速度传感器为核心设计了弹丸轴向加速度的测量系统。通过静态测试和动态测试表明该传感器测量精度较高，可以满足测量要求。为了进一步提高测量的精度，通过卡尔曼滤波算法对传感器测量噪声进行了降噪处理。采用离心加速度机进行了过载测试，测试结果表明系统至少可以承受50000g的准静态过载。通过靶场试验表明该系统可实现弹丸轴向加速度的测量。该测量系统具有优良的特性，在实际的工程测试中具有重要的意义。

为快速准确计算火炮射击诸元的气象修正量，需要预先对火炮气象修正表进行处理。通常用连续解析函数逼近并替代气象修正表，必要时需对气象修正表分区，分别求解每个区域的逼近函数的多项式系数。分区的原则是在逼近结果满足精度要求的情况下尽量使单个区域最大化。区域划分是一个动态过程，为提高逼近精度和区域划分的效率，设计了基于贪心算法的气象修正表自动分区拟合算法来计算逼近函数系数。算法采用最小二乘法拟合气象修正表数据，依据贪心策略自动分区并且控制拟合残差。验算结果表明，该算法实现了自动分区拟合的功能，也确保了拟合残差可控，逼近函数计算的修正量准确可信。

炮弹炸点坐标检测是射击偏差校正的主要依据和毁伤效果评估的核心环节，为实时检测炮弹炸点三维坐标，提出一种基于退化共线方程与数字高程模型的炮弹炸点坐标检测方法。以多旋翼无人机作为空中监测平台，实时捕获炮弹落区场景，分割炮弹炸点图像并计算其图像坐标。通过共线方程原理建立炮弹炸点图像坐标与三维坐标关系式，并结合炮弹落区数字高程模型，进行匹配运算，实现炮弹炸点的实时检测输出。在实弹试验条件不足情况下，构建了炮弹炸点坐标检测仿真系统，进行单炮射击、分段射击与重叠射击仿真试验，验证了炮弹炸点坐标解算方法的有效性。

目前，火炮发射过程中的有害气体含量测试越来越受到关注。针对某自行火炮闭舱射击时舱室内产生的有害气体(CO、CO_2、NO_2、NH_3、H_2S、SO_2)进行测试和分析，为其防护措施和设计改进提供技术参数。连续记录火炮在闭舱射击时舱室内3个位置的有害气体含量，并对试验记录得到的数据分别按照相关国军标进行计算分析，结果表明，舱室内3个测试点位的部分有害气体浓度均不同程度的偏高。探讨了自行火炮闭舱发射时舱室内有害气体对人体的危害、产生的原因以及浓度的影响因素，根据测得的有害气体浓度计算出抽气效率至少要达到34%。该火炮在闭舱射击时需对产生的有害气体采取进一步的防护。

分析了防空高炮在一体化联合作战中的使命任务，总结了国内外防空高炮系统的技术发展趋势。从战争形态的转变、无人机在现代战争的成熟应用、在役在研防空系统的能力短板等方面，分析了高炮正处于装备转型发展的良好契机，并给出小口径高炮抗击无人机蜂群的能力提升技术措施，给出中口径高炮、大口径火炮防空发展的具体思路，得到适应复杂战场环境、具备多功能作战能力的防空高炮未来主要发展方向，可为防空高炮/弹炮结合武器的技术论证和能力建设提供借鉴和参考。