<正>《中远程压制火炮射击精度理论》内容简介本书较系统地介绍了中远程压制火炮发射无控弹药的射击精度理论和方法,其中包括射击精度的基本概念,运动耦合内弹道方程,火炮刚柔耦合动力学建模分析,弹丸膛内运动微分方程,弹带热弹塑性动力学建模,不确定性参数建模,弹丸膛内运动精度分析,弹丸空中飞行精度分析,火炮射击精度估算分析等。

烧蚀磨损和疲劳是影响火炮身管寿命的主要因素，前者使内膛表面产生了随机的烧蚀坑或微裂纹，形成了大量的应力集中区，在疲劳作用下，微裂纹沿身管径向由内向外扩展形成宏观裂纹，一旦其深度达到临界值，继续发射则可能导致身管断裂。针对身管疲劳断裂问题，根据火炮发射过程中载荷作用特点，自主设计了液压冲击疲劳试验装置，在实验室条件下再现了身管服役条件下的疲劳断裂现象。试验结果表明：冲击载荷作用下，身管疲劳断口包括裂纹源、扩展区和瞬断区3个部分，扩展区呈现典型的“海滩条纹”特征；身管外壁面周向应变的演化规律与裂纹的扩展速率变化规律之间存在内在的映射关系，从而可为身管健康监测、发射安全性评估提供新的技术手段。数值模拟采用J-C方程描述炮钢材料的动态本构关系，将材料的应变率效应纳入仿真计算过程中，模拟结果与试验结果之间具有较好的一致性。

针对链式弹仓精确到位控制中出现抖振与收敛速度慢等问题，提出了一种基于摩擦补偿的自适应非线性滑模控制(ANLSMC)方法。该控制方法引入LuGre动态摩擦模型用于补偿弹仓模型，使得弹仓模型更加贴近于真实工作环境。将传统线性滑模函数改进为非线性滑模函数，与自适应算法相结合，提高了系统鲁棒性，加快收敛速度，有效削减抖振。根据仿真结果表明，提出的摩擦补偿的自适应非线性滑模控制(ANLSMC)方法使弹仓跟踪轨迹误差减小，相比于线性滑模自适应控制方法其有效削减抖振，具有较快的收敛速度。

为实现对地面快速移动目标的探测跟踪，基于无人机侦察载荷的误差模型，设计了双无人机编队跟踪目标的构型与跟踪控制律。面向持续跟踪的典型应用场景，设计了基于Leader-Follower的双机编队构型，并基于相机误差模型建立了双无人机探测叠加区域的误差分布模型，以此确定了目标与无人机编队的位置关系。之后，基于无人机与目标的视觉关系定义长机的矢量前置角和与目标之间的距离为跟踪误差，设计了基于李雅普诺夫方法的跟踪控制律，并证明跟踪控制的渐近稳定性。设计了僚机相对于长机的编队控制律，以保持双机平行编队的构型。仿真结果表明，目标机动运动时，双无人机系统能够在较短时间内收敛，实现对目标的持续稳定跟踪。

火炮发射后坐力是一种瞬态、非平稳、非周期性的高频信号，发射时的后坐冲击直接影响射击精度和平台的适装性。针对传统分析中后坐力峰值信号的提取不足以反映后坐过程中的频域和能量特征等问题，对测试的后坐力信号进行小波包分解，根据频带对各层信号进行重构，获得信号在不同频带内的随时间的能量分布情况。测试分析表明，测试对象的后坐能量主要集中在低频段，80.48%后坐能量集中在0～19.53Hz,后坐力的峰值持续时间是后坐过程的3.27%,且在峰值时间内产生的冲量仅占总冲量的1.64%。结果表明，利用基于小波变换的时-能密度分析法对后坐力信号的时域、频域特性分别进行分析，可为后坐过程评估提供新途径，也可为后坐振动抑制提供借鉴。

在使用弹载存储式加速度传感器系统进行火炮内弹道的运动参数获取时，由于其内部电源纹波与传感器自身所携带干扰等原因，采集到的加速度信号携带多种噪声，导致加速度解算误差变大。为了减小加速度的解算误差，提出了基于改进自适应噪声的完备集成经验模态分解(ICEEMDAN)的加速度信号处理方法，并根据Spearman相关系数与模糊熵值的综合评价方式对模态分量进行降噪处理，使用处理后的模态分量进行加速度信号重构。对重构前后的加速度信号进行时频域分析和多种算法滤波效果对比，结果表明，信号中的噪声被有效滤除，相对于数字滤波、平滑滤波、EMD等算法，ICEEMDAN算法处理后的加速度信号的信噪比有明显提高；处理后的加速度信号解算的平均相对误差率为2.67%,相比于直接对原始信号速度解算，平均相对误差率减小了9.43%。因此在对内弹道加速度信号进行解算时，使用ICEEMDAN算法进行信号处理可以有效降低积分解算误差。

在大惯量武器系统的跟踪瞄准及其系统性能试验中，火控系统的引导控制对实现平稳调炮起到了重要作用。分析了传统引导函数具有形式多样、计算复杂的局限性，提出了一种新的引导函数模型，模型以带参数的多项式为基础，引入了系统姿态角函数、目标运动角函数和引导时间，要求模型的角位置、角速度和角加速度在引导起始时刻与系统姿态角无衔接突变、在引导结束时刻与目标运动角无衔接突变，并以此为条件求解出了模型参数，确定了引导函数形式。通过仿真给出了角度静态调转、目标跟踪、目标动态切换和正弦周期运动四种不同引导需求下的引导效果，仿真结果表明，引导函数的信号很好地实现了角位置、角速度和角加速度的平稳衔接，为大惯量武器系统跟踪瞄准及性能试验时的引导控制提供了有效方法。

良好的维修保障能力是舰炮装备保持战斗力的前提，不同单位的维修保障能力存在一定的差异，为了合理反映不同指标因素对于维修保障能力的影响，评估不同单位在装备维修保障过程中的维修能力，运用德尔菲法结合专家意见构建装备基地级修理情况下的各保障单位维修能力评价体系，运用层次分析法(AHP)确定各指标因素权重，运用模糊综合评价法(FCE)对各保障单位的维修能力进行综合评价。案例分析结果表明该方法思路清晰，计算简便，评价方法客观有效；对于检验不同维修保障单位的能力、指导军民融合维修保障体系建设，客观与科学选择维修保障单位具有重要意义。

随着人工智能技术的不断发展，无人机蜂群在现代化战争中展现出巨大的作战效能和应用潜力。围绕无人机蜂群技术研究，介绍了国内外无人机蜂群的研究现状，从战略决策和战术执行两个角度构建海陆空无人机蜂群作战体系；同时，分析在该体系下无人机蜂群遂行的侦察监视、通信中继、信息对抗等6种职能任务。基于此，进一步深度剖析支撑三域作战的蜂群控制、网络通信等关键技术，对我国无人机蜂群在抗干扰、无人机反制等技术上的不足之处进行探讨，为未来无人机蜂群技术发展指明研究方向。

抽气装置的可靠性直接影响到炮手的工作环境及人身安全。为了研究抽气装置排气的可靠性，以某型105mm火炮为研究对象，提出一种利用CFD方法计算抽气装置抽气效率的方法，借助FLUENT仿真软件，采用标准k-ε湍流模型，对考虑开闩过程的三维抽气装置排气过程进行仿真。仿真过程对抽气装置储气室压力、抽气速度及抽气质量流率进行实时监测。仿真云图能较好的显示出抽气装置排气过程的射流发展过程。监测结果表明：仿真监测的储气室压力曲线和实验获得的储气室压力曲线在储气室排气阶段曲线变化规律基本一致，仿真曲线符合实际物理规律，也说明了仿真模型的可行性。计算结果显示：抽气效率符合设计要求，抽气装置工作是可靠的。该计算方法对抽气装置的优化设计及火炮设计具有一定的理论指导意义。

针对单级旋转倒立摆系统参数辨识和随动稳定控制问题，首先建立倒立摆在不受外力控制，摆杆自然下垂的顺摆模型，基于顺摆模型采用快速傅里叶变换方法对系统参数进行辨识；然后推导顺摆模型与倒摆模型之间的关系，进一步得到倒立摆的倒摆模型；根据辨识出的倒摆模型，采用线性二次型控制器对其进行稳定控制，并进行了数值仿真与实物实验验证。研究结果表明，通过辨识得到的系统模型更加精确，对比直接测量参数得到的系统模型，控制效果更好，且能对随动输入指令进行更优的跟随。该方法可以有效避免量测误差，提高模型的准确性，为火炮随动稳定控制提供参考。

为实现大口径火炮输弹机构的轻量化和小型化，根据惯性输弹工作原理，采用以直线电机为核心的电磁输弹方式进行弹丸装填。针对短时间歇式的输弹工作特点，开展适用于输弹的高电负荷直线电机设计，以降低输弹机构的质量和体积。基于虚拟样机仿真建立电磁输弹机构动力学模型，并结合电机参数进行输弹动力学仿真，结果表明，在最大射角下以直线电机为核心的电磁输弹机构可使弹丸具备可靠的卡膛速度，且相比于常规电负荷输弹机构，高电负荷输弹机构的质量降低了58.9%,体积降低了53.6%。基于高电负荷直线电机的电磁输弹方式可为输弹机构轻量化和小型化设计提供参考。

电磁轨道炮发射时会在膛内激发强脉冲磁场，从而与引信内部的电火工品产生能量耦合，影响轨道炮弹药的作用可靠性。针对轨道炮电火工品所处位置的磁场环境表征，应用有限元法对轨道炮发射全过程进行了仿真模拟，明确了弹丸引信区域磁场的时空分布特性，突出了发射组件出膛瞬间这一特殊事件所引起的极端磁场变化。然后开展了电火工品与强脉冲磁场环境的耦合效应研究，研究了电火工品壳体、桥区薄膜等实际几何特征对强脉冲磁场的衰减特性，分析了不同脚线布置方式下弹丸电火工品换能元的电热响应特征，并以该型电火工品的最小点火能量与桥区熔点为标准对其作用可靠性进行了评估。研究结果表明轨道炮发射典型参数下电火工品具有较高安全性。分析结果可为电磁轨道炮弹药引信的设计与可靠性评估提供参考。

为了增大尾翼弹弹道射程和打击范围，利用气动仿真与外弹道仿真计算相结合，分析了尾翼后掠角和斜切角对气动特性和弹道特性的影响。针对某六尾尾翼弹，利用气动仿真分析了后掠角和尾翼斜切角对阻力、升力、静稳定性和弹道特性的影响。仿真结果表明，尾翼产生的阻力占比较大，在一定范围内加大尾翼后掠角可有效减阻。当尾翼斜切角较小时，增大后掠角提高升力和静稳定性；当尾翼斜切角较大时，增大后掠角不一定可以提高升力和静稳定性。综合设计尾翼斜切角和后掠角以达到减阻效果时，需考虑尾翼前缘面积和迎风面与来流夹角。算例结果表明：40°尾翼后掠角和10°尾翼斜切角组合优化的条件下，阻力减小到原来的60%,最大射高提高了30%,射程提高了40%。

为了研究一级气体炮内弹道发射开启特性，考虑内腔室各联通状态，建立了基于结构参数的内弹道和开启特性的描述方程，仿真分析了一级气体炮自励式开启特性，获得了高压气室、排气室、阻尼腔、缓冲腔和弹后腔的开启过程中位移时间瞬态特性，弹体发射加速规律，明确了弹体发射自励式开启阀的开启条件，并构建了口径为50mm的一级气体炮发射平台，测试结果表明：试验结果相对于仿真计算最大偏差小于3%,验证了基于内腔室结构参数的描述方程的适应性和准确性，为基于发射参数设计气体炮内腔室各结构参数提供了可靠的数理描述方程。

基于统一强度理论，考虑材料拉压异性和鲍辛格效应的影响，采用双线性强化材料模型对身管进行自紧分析，推导了身管加载应力、卸载应力、残余应力及工作应力的解析解，得到了弹塑性交界面半径、反向屈服半径的计算公式，提出了最佳自紧度和自紧压力的计算方法，通过与实验数据进行对比，验证了本文理论解的正确性，分析了材料拉压强度比、中间应力系数等参数对身管残余应力、弹塑性交界面半径、反向屈服半径和最佳自紧压力的影响。结果表明，反向屈服半径、弹塑性交界面半径、弹塑性交界面处残余应力与材料拉压强度比成正比，与中间应力系数成反比；最佳自紧压力与材料拉压强度比成反比，与中间应力系数成正比。

为了实现链式自动弹仓的位置跟踪问题，设计了一种将扩展状态观测器和广义预测控制相结合的新的控制策略。在连续时间广义预测控制算法的基础上，设计了广义预测位置控制器；通过扩展状态观测器对弹仓系统的多源扰动进行了估计，利用估计值对广义预测控制器进行了前馈校正，增强了控制器的抗干扰能力，确保了控制系统的稳定。分别在空载、半载和满载3种不同负载工况下对链式自动弹仓进行控制仿真和分析。结果表明：与PID控制相比，提出的控制策略对扰动力矩不敏感，具有更好的鲁棒性，且稳态误差更小，位置控制精度更高。

针对复杂电磁环境中控制电气机箱电磁防护方案评价准则多且评价指标繁杂的特征，提出了一种AHP与TOPSIS相结合的方法。分析了机箱可能产生电磁耦合或电磁干扰的要素，提出箱体面板、机箱材料、机箱内外交互、机箱加工工艺、机箱接地与搭接5个评价准则及与之相关的11个评价指标。使用层次分析法(AHP)确定各评价指标的权重，通过理想点排序法(TOPSIS)构造判断矩阵，结合各指标的权重建立加权评价模型，计算评价指标的理想解、负理想解及方案中指标与理想解、负理想解的欧几里德距离，通过相对贴近系数的计算进行设计方案排序，贴近系数最大为最优方案。通过具体案例的分析，证明了方法的可行性。

<正>《火炮发射与控制学报》是由中国兵工学会主办、西北机电工程研究所和中国兵工学会火炮专业委员会等承办的火炮专业综合性学术期刊。本刊为中文核心期刊和《中国学术期刊综合评价数据库》《中国科技论文统计与分析数据库》源期刊。本刊已被《中国学术期刊数据库》《中文科技期刊数据库（全文版）》《中国核心期刊（遴选）数据库》等数据库收录。