为满足现代战争需要，大幅度提高火炮初速至关重要。提出了一种基于电磁线圈发射的火炮增速技术，弹丸火药发射过程中，该增速技术通过电磁线圈发射装置在弹丸薄壁上产生电磁力，进一步推动弹丸加速，从而达到增速效果。基于电磁线圈发射的场路耦合有限元模型，分别对不同身管材料的磁阻型线圈发射和同步感应型线圈发射进行分析，并研究身管厚度对发射性能的影响，结果表明逆磁性绝缘身管的同步感应型线圈发射性能最佳，且身管越薄，发射性能越好。最后对25级线圈发射器的增速性能进行估算，结果显示可将原出膛速度为600m/s的弹丸加速到757.19m/s,增速率为26.2%。分析表明基于电磁线圈发射的火炮增速技术可以极大地提高火炮初速，具有广阔的应用前景。

提升电磁线圈发射效率一直以来都是热点研究问题。在分析线圈发射高速段续流电流损耗问题的基础上，提出一种可对高速段进行续流能量回收的线圈发射电源系统。该系统可回收部分续流能量，降低系统损耗，提升系统效率，并且可以降低发射末端截获效应，提升发射末速度。分析了续流能量回收脉冲电源的工作过程，从能量角度分析了可续流能量回收级数的相关因素，理论分析总损耗相比于典型模型可减少31.05%。搭建了5级线圈发射装置进行实验验证，实验中，续流能量回收电源系统将发射效率由原来的16.95%提高到23.31%,由于截获效应减小，末速度由58.6m/s提升为62.7m/s,损耗也相应降低。

为了提高某型车载炮机动性，对车载炮驾驶室进行轻量化研究。为防止单一工况约束得到的尺寸优化结果在其他危险工况下不适用，同时使用冲击波最危险的两种工况的结构响应作为约束条件。为提高优化效率，使用拉丁超立方方法进行实验设计，分别对两种工况下驾驶室结构响应构建高精度代理模型。针对单一优化算法的缺点，采用组合优化方法，先使用多岛遗传算法缩小设计域范围，后使用非线性二次规划算法在缩小后的设计域寻优。结果表明，设计域缩小后，非线性二次规划算法不再陷入局部最优困境，且组合优化方法相比多岛遗传算法，计算代价大大降低。对优化结果进行验证，证明了优化的可行性。优化后驾驶室质量降低了8.06%,减重效果显著。

针对电磁线圈发射装置在每次发射后其身管位置存在数毫米的变化，无法确保装填精确到位这一问题，开展了智能装填系统中自适应轨迹规划的设计与研究，并对智能装填系统的装填终点位进行了精确的自适应位置控制设计。采用激光测距技术检测发射装置身管的实时位置，利用EtherCAT实时工业以太网对数据进行计算转换，完成对智能装填系统的装填终点位的实时在线修正，结合PLC轨迹规划技术实现了智能装填系统中的自适应轨迹规划。研究结果表明，激光测距技术运用在位置控制中，装填控制精度可达±0.15mm,使得自动装填的柔性增加，每次装填时终点位反馈与终点位命令跟踪良好。经计算，控制的超调在0.006%以内，终点位的位置偏差在12.2μm左右。由于激光的运用，装填系统多了一层保护，不需要每次装填至最大行程225mm处。由此可见，该设计增加了智能装填系统整体的鲁棒性、稳定性和冗余性。研究拓展了激光测距技术在自动装填领域中的应用，为后续自动装填控制系统发展提供理论指导。

针对单一模型对炮控系统组成部件的健康预测精度低、适用性差等问题，提出一种改进灰狼优化算法(IGWO)的组合预测方法。通过改进灰狼优化算法(GWO)的收敛因子，提高全局搜索能力，避免陷入局部最优值；选择在健康预测中效果较好的ARMA、RBFNN、LSSVM模型，搜索3种模型的最优权重系数并建立组合预测模型；以陀螺仪组为例，将其温度传感器阻值与漂移度数据分别带入单一模型、IGWO组合模型和其他组合模型中进行健康预测。通过对预测结果的误差评价分析与RUL误差比较，可以得出，IGWO在搜索组合模型最优权重系数方面优于GWO,预测精度也优于其他组合模型，且预测效果稳定。

为了研究再生式液体发射药火炮液体药再生喷射过程的雾化机理，搭建了可视化的再生式射流雾化实验平台，用高速摄像拍摄冷态下再生喷射过程的射流形态，观测了射流的雾化规律，为射流雾化机理研究提供了参考。在实验基础上，基于FLUENT流体仿真软件利用VOF模型对射流雾化的两相流问题进行了模拟。仿真结果表明，环形射流出喷口后逐渐向轴线聚并，环形射流湍流卷吸效应导致的负压区是其聚并的根本原因，压强是影响射流雾化质量的重要因素，压强越高，卷吸效应越明显，雾化质量越好。

实现新型火炮对炮位侦察雷达的隐身，对于保护火炮阵地十分重要。采用球磨工艺对FeSiAl合金微粉进行扁平化处理，研究片状FeSiAl粉末样品的径厚比对电磁参数、吸波性能的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、矢量网络分析仪对球磨改性前后的FeSiAl粉末进行表征分析。结果表明，FeSiAl粉末样品的径厚比随球磨时间的延长逐渐增大，在保持片状颗粒完整度的前提下，其电磁参数随径厚比的增大逐渐增加，并且样品反射系数的最大吸收峰随径厚比的增大逐渐向低频方向移动。径厚比为33.5的片状FeSiAl在1.8GHz频率的R_c值为-32.6dB,1～6GHz的R_c值小于-5dB低频吸波性能提升显著。

目前，关于雷达干扰对防空武器系统的作战效能影响的研究多集中于防空导弹武器系统，而末端防御武器系统火力拦截方式一般包括防空导弹和防空高炮，因而相关研究成果无法直接应用。针对此类问题，采用基于Agent的建模与仿真方法对末端防御武器系统在雷达干扰条件下的作战效能进行了研究。以典型的平原地区防空作战为背景，采用Anylogic软件对作战要素和作战流程进行了建模，使用有限状态机方法对末端防御车、防空导弹、防空高炮和敌机进行了建模。以雷达支援干扰为例，将雷达探测距离作为影响因素对拦截率进行了敏感度分析，从而达到评估目的。研究方法可作为末端防御武器系统在雷达干扰条件下的作战效能评估的新手段，对此类装备运用有一定的参考意义。

末敏弹对地面装甲目标的杀伤威力和命中率极高。有效反末敏弹对降低武器装备战场损失非常重要，识别末敏弹是地面装甲反末敏弹的降本增效的一个重要途径。针对某大口径自行加榴炮面对末敏弹的攻击反应速度慢、传统目标检测算法模型较大、应用于嵌入式硬件平台实时性不高的问题，提出了基于MobileNetV3-small的轻量化神经网络模型，通过标注图片的方法构建伞形目标数据集，优化训练方法，将模型部署于搭载高通骁龙835的嵌入式硬件。实验表明，相较于Yolo-v4-tiny,该模型推理速度提高了7.3帧/s,内存开销降低了716.8MB,具有较好的实时性，可以在战场中辅助某大口径自行加榴炮及时发现末敏弹的攻击并做出有效反应，提高其战场生存能力。

为了解决某轻型大口径舰炮超低火线架构下产生的大俯仰不平衡力矩问题，提出了一种可实现俯仰自适应调节的平衡机方案，建立了数值求解模型，对自适应调节结构进行了优化设计，分析了静态条件下自适应平衡机的平衡效果。根据装舰平台的摇摆参数，进行了摇摆条件下的过载系数计算，基于ADAMS软件，建立了舰炮俯仰部分的刚体动力学模型，进行了摇摆条件下的动力学仿真，研究了自适应平衡机在摇摆条件下的动态响应。结果表明：该自适应平衡机在静态条件下可有效降低俯仰变化引起的不平衡力矩波动，使俯仰射角内的剩余不平衡力矩稳定在较小范围内；在摇摆条件下，自适应平衡机有利于降低摇摆引起的负载力矩，其平衡效率与摇摆参数有关，在低海况条件下的平衡效率更高。研究结果可为自适应平衡机在大口径舰炮上的设计和应用提供指导。

在之前压力振荡与燃烧室声学特性相关的研究工作中，对于振荡主频的分析存在不足，不能得到振荡主频在时域上的分布特性，因而不能够求解出准确的燃烧室声学特性。为解决这一问题，通过小波变换结合快速傅里叶分析，建立了一种液体发射药火炮压力信号的分析方法，该方法确定了燃烧室不同时段的主振频率范围，将各时段主频与时域作匹配，得到了各时段主频可能出现的时刻。结果表明，离散小波变换可以有效提取信号中的有用信息，通过快速傅里叶变换可以识别各段振荡主频，连续小波变换具有较好的时频局域化性质，可以为相关研究提供参考。

大口径火炮发射系统总体结构布置是影响发射系统性能的关键之一，其决定着火炮架体结构设计和关键指标实现。火炮架体、反后坐装置和定向栓及其空间布置是火炮结构的重要组成部分，是发射系统实现射击精度的结构基础。开展大口径火炮发射系统反后坐及定向栓空间布置对炮口振动影响研究，从总体结构布置出发降低炮口振动，是从火炮结构设计角度提高火炮射击精度的重要研究内容之一。通过建立某大口径自行炮全炮的有限元模型，采用动力学方法仿真得到了全炮动力学响应，包括炮口点振动速度和角速度、前套箍受力等。分析了该自行炮反后坐装置及定向栓布置对炮口振动影响，结果表明，采用双定向栓设计能够减小炮口左右方向振动速度和角速度、减小前套箍受力；采用双定向栓和反后坐装置对称布置方案能够减小炮口振动量。该研究为优化大口径火炮火力系统方案提供了理论和工程技术参考。

为研究高转速下轴承刚度软化对转管炮身管组固有频率的影响，采用有限元法建立转管炮身管组转子-轴承系统动力学模型，开展模态分析。基于Jones-Harris滚动轴承分析方法建立考虑间隙效应的滚动轴承刚度模型，分析轴承刚度随转速变化的规律。将轴承刚度作为转管炮身管组模态分析的基础数据，计算不同转速下转管炮身管组前5阶固有频率及其对应振型，进而揭示轴承刚度软化对转管炮身管组固有频率的影响规律。分析结果表明：转速较低时，轴承刚度基本不变，对转管炮身管组固有频率影响很小；当转速超过一定值时，轴承刚度随转速增大而急剧减小，转管炮身管组固有频率随之降低；减小轴承间隙能大幅度提高轴承刚度和身管组固有频率。研究结果为转管炮固有频率与射速匹配设计提供了理论支撑。

针对某新型火炮发射系统中的举升臂连接件失效问题，利用多学科优化软件和有限元分析软件平台，基于组合优化算法完成了结构的优化设计。基于最优拉丁超立方设计方法，以连接件的最大应力为目标函数，对连接件的结构参数进行灵敏度分析，将对最大应力影响权重较大的结构参数作为设计变量，采用多岛遗传算法与梯度优化算法形成组合优化算法，使用Isight多学科优化软件集成有限元分析软件ABAQUS进行优化计算。优化后的最大应力得到显著降低，为解决连接件断裂问题提出了优化设计方案。与仅使用多岛遗传算法相比，组合优化算法的迭代次数降低了73.6%。该算法可对装备设计中的关键部件强度优化，提高结构安全可靠性，提供可借鉴的优化设计方法。

脉冲电源输出电流精度是实现电磁发射系统初速高精度控制的重要影响因素。为了全面分析脉冲电源输出电流精度，基于Simulink建立脉冲电源仿真模型，在脉冲形成单元中分别调整充电精度、电容精度和电感精度，分析其对输出电流精度的影响。除此之外基于脉冲形成网络，引入同步放电模块数量这一影响因素。最后通过脉冲电源模块和模拟负载开展试验验证，证明了仿真分析的正确性。结果表明，输出电流精度受充电精度的影响最为明显，受电容精度和电感精度的影响程度相近，此外输出电流精度随同步放电模块数量的增多而提高。该研究为高精度脉冲电源电气参数设计及元器件选型提供参考依据。