为了进一步减小火炮后坐力，满足大威力火力系统向轻量化发展的需要，以基于膨胀波原理发射埋头弹药的低后坐自动炮为研究对象，建立了发射过程的内弹道模型，借助数值仿真方法，获得了膛内压力和弹丸初速数值解。结果表明相比传统闭膛式火炮发射，低后坐火炮在保证弹丸初速基本不变的同时炮膛合力冲量减小了31.5%。采用虚拟样机技术，建立了虚拟样机模型，获得了动力学特性曲线，结果表明最大后坐力减小高达74%,通过射击试验验证了仿真结果的可信性。在此基础上，以惯性炮闩最大阻力值最小为目标建立了优化模型，应用Isight软件平台集成RecurDyn软件方式，采用多岛遗传算法对缓冲簧的厚度、压平时变形量、片数、碟簧外径等参数进行了匹配优化，对所得到的最优解进行了仿真分析。结果表明，在不影响系统性能和结构安装尺寸的前提下使得惯性炮闩最大阻力值减小14.2%,为惯性炮闩轻量化设计提供依据。

用于电磁发射电感储能型脉冲电源由于其功率密度和能量密度高等特点，使得电感储能方式成为脉冲电源技术研究的新方向。在快速关断负载电流时，由于回路中存在漏磁，使得关断开关两端会承受较高的电压，不利于整个拓扑结构安全地运行。针对电感型脉冲电源亟待解决降低关断开关承受电压的问题，提出了一种基于快速关断负载电流的新型电感储能型脉冲电源拓扑。该电源拓扑在能够快速关断负载电流的同时，关断开关两端的电压明显降低，并且使电源拓扑中其他元器件承受的电压也大大降低，提高了整个装置运行的安全性。与此同时转换电容上的电压自恢复能力强，具备重复发射的潜力。在Simulink平台中搭建仿真模型，验证了设计的正确性。

针对目前坦克火控系统维修成本高、人力投入大、状态评估涉及指标多等问题，为了提高故障诊断的准确率并降低成本，提出了一种基于核主元分析和鲸鱼算法结合支持向量机的故障诊断方法。首先应用核主元分析对火控计算机的性能参数进行特征提取，减少数据维度，其次应用鲸鱼优化算法参数寻优的支持向量机构建多分类的故障诊断模型，同时与遗传算法和粒子群算法优化的支持向量机进行对比，最后以火控计算机及传感器分系统的电源模块为研究对象进行实验验证。结果表明，该方法可以在较短时间内对火控系统的故障做到准确诊断，提高装备可靠性。

针对某火炮药协调器的动作可靠性分析问题，在考虑协调臂柔性和运动副间隙的条件下，建立参数化的药协调器刚柔耦合动力学模型和控制模型。基于随机惯性权重的粒子群算法，将一次协调运动中的区间不确定性参数视为定值，通过试验数据对系统参数进行辨识，验证了药协调器仿真模型的准确性。采用蒙特卡洛方法，分析了某火炮药协调器在两种满载工况下的可靠性。结果表明：协调角度30°和60°时的可靠度分别为99.8%和99.9%,总体失效概率较小，调姿轴转动副和电缸支座转动副的间隙大小分别对这两种工况下的动作可靠性影响较大。

初级能源为脉冲电源提供持续工作的能量基础，是电磁发射用电源系统的关键组成部分。目前常见的初级能源形式均存在不可忽视的缺点，综合性能难以满足电磁发射技术的武器化应用需求。将氢燃料电池引入电磁发射武器系统，概述了氢燃料电池关键技术的研究现状，从功率密度、能量密度、能量补给速度、环境保护、温度适应能力等多个方面对比分析了氢燃料电池初级能源的技术优势。进一步地，探讨预测了氢燃料电池初级能源应用于电磁发射武器系统的工作模式及其带来的武器系统作战效能变革，展望了氢燃料电池初级能源在电磁发射领域的应用前景。

针对全电坦克火炮稳定系统存在自身不确定性和外部干扰影响、行进间动态目标跟踪不易稳定的难点，设计一种自适应鲁棒控制器，从而满足新一代坦克高速行进间射击的性能指标。综合考虑了坦克行进间火炮稳定系统的非线性、耦合性和不确定性，基于伺服电机和电动缸动力学特性，建立了全电执行器的坦克双向稳定系统动力学模型，并将模型以状态空间形式表达。针对系统中存在的不确定性和外部干扰，根据实用稳定理论，分析受控系统的不确定性边界情况，设计自适应律，进而构建自适应鲁棒控制策略。通过开展仿真实验，验证了所设计控制器能克服系统复杂不确定性干扰，促使坦克火炮快速、稳定地调整到期望角度。

针对传统卡尔曼滤波算法的脱靶量预测稳定性差、精度不高等问题，提出了一种基于改进自适应卡尔曼滤波的脱靶量预测方法。利用脱靶量误差源统计特性建立脱靶量模型，结合改进自适应卡尔曼滤波方法实现对脱靶量的准确估计，并将改进自适应卡尔曼滤波与传统卡尔曼滤波的预测修正结果对比分析。仿真结果表明：基于改进自适应卡尔曼滤波算法比传统卡尔曼滤波算法在闭环校射中方位角预测修正提高70%以上，高低角预测修正提高30%以上，该改进卡尔曼滤波算法预测结果更加稳定、精确。

为了掌握某两栖火炮水上射击时发射安全性与稳定性，对其纵稳性及横稳性进行了计算，建立了两栖火炮水上发射动力学方程，应用分步式迭代数值方法，有效解决了水动力变质量问题，获取了3种射击工况下火炮的运动响应及姿态角，结合水上射击试验火炮姿态角测试，对建立的水上发射动力学方程进行了验证。结果表明，高低0°射角条件下，纵向射击仿真与测试底盘最大纵摇角误差3.6%,横向射击最大横滚角误差2.7%,验证了发射动力学方程准确性及数值求解的计算精度，同时表明该两栖火炮具有良好的水上射击稳定性储备，为该两栖火炮水上发射安全性评估提供了理论依据。

针对电磁轨道发射过程中电磁热力多物理场强耦合的计算问题，利用毕奥-沙伐定律推导了电枢和轨道的磁感应强度计算公式，建立其三维瞬态电磁场数值模型并进行求解，在此基础上求解发射过程中枢轨的瞬态电磁力。从摩擦系数瞬态变化的角度考虑轨道电阻焦耳热和滑动摩擦热共同对枢轨瞬态温升的影响；从枢轨材料非线性变化及接触压力瞬态特性的角度考虑了枢轨的应力分布情况，从而建立了动态发射状态下的电磁场-温度场-力场的三维强耦合计算模型并同时进行分析。结果表明：枢轨的电流密度、磁感应强度、温升和热应力集中分布在电枢喉部及枢轨接触面区域。强耦合计算能够获取发射过程中的实时物理量参数，为材料进一步设计制造和系统可靠性预测奠定基础。

单兵无后坐炮发射时运动十分剧烈、复杂，传统不平衡冲量测试装置不能准确测量各方向力系，从而对测量结果的准确性造成影响，因此，基于十字梁型结构研究了一种可实时监测各方向力系的六维力传感器。利用有限元软件建立初始模型并进行单因素分析，基于响应面法以关键尺寸参数完成响应面试验设计，结合最小二乘法得到响应面模型，采用多目标粒子群算法优化策略进行优化求解，研制原理样机并设计标定系统进行标定。仿真与实验结果表明，优化后力矩通道测量灵敏度最大提升32.24%,力通道测量灵敏度最大提升31.02%,解耦后的维间耦合最大1.01%,标定结果符合测量要求。

迫击炮牵引装置在行驶过程中，轮胎受到路面冲击载荷作用，使得扭力轴扭转、挡块碰撞限位块，较大的反复冲击会使得限位块发生断裂。为了研究限位块断裂原因，建立了迫击炮牵引装置多体动力学模型，通过仿真计算得到路面行驶状态限位块受力规律，获得了限位块碰撞接触力峰值；建立了上、下限位块有限元模型并进行了冲击载荷下的瞬态动力学分析，得出限位块所受应力最大值以及最大值所在位置，即分析出限位块易断裂的部位。结果表明，上限位块焊缝处最大应力位于焊缝边缘处，下限位块最大应力位于U形弯转处，其值接近材料屈服强度，易发生疲劳断裂。基于此，进一步对限位块进行疲劳分析，结果表明，下限位块寿命远小于上限位块，易发生疲劳断裂。根据疲劳分析结果对限位块进行形状优化，大幅度提高了限位块寿命。

为提升火炮高平机工作状态下的平衡性能，提高高低调炮和操作使用的轻便性和快速性，依据火炮高平机设计理论及方法，建立了液体气压式高平机不平衡力矩计算模型。以某大口径火炮液体气压式高平机为例，研究了设计参数对其平衡性能的影响规律，并利用遗传算法对其平衡性能进行优化设计，分析结果表明，调整高平机后支点与耳轴点间的距离、活塞及活塞杆直径、初始气体压力可有效控制高平机平衡性能，基于遗传算法的高平机参数优化方法可使高平机的最大不平衡力矩下降约20%,有效提高了高平机的平衡性能。研究结果对大口径火炮高平机的设计及优化起到了一定的理论指导作用。

为实现火炮后坐过程中的高效缓冲，研究新型弹性胶泥缓冲器减阻技术，设计了一种弹性胶泥为缓冲介质的新型缓冲器，建立压缩过程中弹性胶泥缓冲器的动力学模型，并利用落锤冲击试验和胶泥的可压缩性试验，结合自适应权重的粒子群算法(PSO)对模型中的关键参数进行辨识，最后通过仿真计算缓冲器的后坐阻力，与某火炮环簧缓冲装置的后坐阻力进行对比。结果表明，弹性胶泥缓冲器落锤冲击试验中，仿真数据与试验数据吻合较好，基于自适应权重的粒子群算法(PSO)对缓冲器模型中关键参数的辨识具有较高精度，弹性胶泥缓冲器的后坐缓冲效果优于该型火炮所用的环簧缓冲装置，为火炮后坐减阻、实现高效缓冲提供了新的思路。

对混合目标群的毁伤评估已成为体系作战时代面临的重大现实难题。针对混合目标群内子目标抗毁能力不同、重要性不同、分布不均匀的特点，提出利用图层网格法进行毁伤评估。依据子目标的抗毁能力，基于毁伤理论建立分类毁伤图层；依据子目标间的连接关系，基于复杂网络理论计算子目标重要性权重；依据子目标的分布特点，基于统计实验法和计算机仿真技术，个性化评估每个子目标的毁伤状态，进而实现对整个混合目标群的精确毁伤评估。算例仿真表明，方法有效可行，且更加精细化，能够呈现整体目标群的局部毁伤状态，可为完善指挥信息系统功能和部队演训提供技术支撑。

无人化装备保障的应用需求分析对装备保障力量建设与完善起着导向作用，对装备保障效能的发挥具有重要意义。在梳理装备保障领域无人化装备发展现状的基础上，从装备保障行为、装备保障功能和装备保障需求三方面构建理论分析框架；结合火炮等装备的重点保障环节及其任务场景，对无人化装备参与的具体保障行为进行探究，如装备调配环节的分配输送、储存管理、退役报废和装备维修环节的故障判断、功能修复等。基于上述分析，从无人化装备参与特殊地区装备输送、助力装备库室安全管理、辅助维修决策、参与维修训练等方面提出应用构想，为无人化装备在我军装备保障领域的发展提供理论支撑。

炮口制退器是火炮反后坐装置之一，通过后效期火药气体的冲击，能够显著减小火炮后坐动能，降低火炮后坐力，有利于提高射击精度和射速等，但同时也会产生炮口冲击波、噪声等危害。按结构特点将炮口制退器分为冲击式、反作用式和冲击反作用式3种类型，总结了一种适用于多种炮口制退器制退效率的计算方法。研究了炮口制退器的国内外发展现状，对比了各国主力火炮所采用的炮口制退器的类型，并提出了炮口制退器的轻量化、高效低危害、结构优化、高性能涂层、增强数值仿真能力等发展趋势，对炮口制退器的发展具有一定的参考意义。