为了保证直升机在打击地面目标时的射击精度,需要对射击偏差的误差影响进行分析.通过研究直升机在悬停飞行时旋翼下方的诱导速度分布,分析旋翼干扰造成的机体晃动对航炮命中影响,建立机体在飞行打击目标时受到旋翼干扰下的外弹道射击方程;使用蒙特卡洛法进行打靶射击仿真实验,得到旋翼干扰下的弹丸落点分布规律.实验表明,某型武装直升机在悬停过程中打击中远距离目标时旋翼诱导速度影响弹丸落点的系统误差,机体晃动影响弹丸落点的散布误差,其圆概率误差随航炮射击俯仰角的增大呈现单边下降的趋势.通过实验可为直升机航炮火控系统的改进和实现旋翼干扰补偿提供支撑.
卵石炮位是考核迫击炮作战性能的重要工况之一,卵石颗粒是一种离散介质,具有连续性特点的有限元网格模拟冲击载荷作用下卵石的运动具有很大的难度.基于有限元与离散元(FEM-DEM)耦合的方法,提出了一种迫击炮在卵石炮位射击的数值模拟方法.建立了具有连续介质特性的迫击炮全炮有限元模型及具有离散介质特性的卵石离散元模型,实现两者的有限元-离散元耦合建模;对整体模型进行重力作用下的密实计算;研究了相同冲击载荷工况下座钣在不同颗粒直径卵石炮位的动态特性,仿真结果与测试值吻合较好.研究表明:在冲击载荷作用下,座钣在卵石炮位上会经历后坐、复进和反跳 3 个过程,座钣后方的表层卵石颗粒会在座钣的撞击下向后上方飞溅;座钣后侧面筋板受力状况比较恶劣,且随卵石颗粒直径的增大,受力数值和分散程度增大,座钣位移也随卵石颗粒直径的增大而增大.该研究为迫击炮在卵石阵地上发射时座钣的动态特性计算和座钣结构优化设计提供了重要的理论参考价值.
针对单一子样多性能退化特征参数的舰炮人工后坐液压系统可靠性及预期寿命评估问题,在分析系统的工作过程和失效机理基础上,依据评判准则确定了具有退化特征的性能特征参数,开展性能退化试验,采用最小二乘拟合、优度检验及失效阈值获得退化模型及其伪寿命.基于虚拟增样技术与K-S检验,得到伪寿命分布模型,通过最优无偏估计得到液压系统性能特征参数的可靠度函数,利用串联系统模型得到了整个液压系统性能特征参数的可靠性评估以及预估寿命.结果表明:后坐时间与复进时间特征参数更适合表征舰炮人工后坐液压系统的可靠程度;舰炮人工后坐液压系统处在一个高可靠性的状态;提高复进时间可靠度可显著提高舰炮人工后坐液压系统可靠度.
转管航炮采用多管串行发射技术.当炮管转动到射击位时,由航炮机械结构带动炮弹在射击炮管中完成进膛、击发、抽壳的射击动作循环.转管航炮大幅度提高了火炮的射速、寿命和立靶密集度,但转管航炮与直管航炮相比,射击时炮弹和炮管均作高速旋转运动,高速旋转运动产生的陀螺效应会影响炮弹外弹道的动态特性,除此以外,转管航炮射击精度还与射击点的高度、速度、风速、炮管转动速度、飞机结构刚度和航炮后坐力相关,理论公式难以描述该精度规律,因此需采取理论分析与校靶试验结合的方式对航炮瞄准点进行修正,提高飞行员使用航炮的命中率.
遥控武器站是由多个机电系统组成的高精度武器射击系统,各个组成部分对武器站最终的射击精度都有重要的影响.在武器站设计过程中,如何将总体精度要求分配到各个组成部分形成对各组成部分的精度要求,对武器站的战技指标实现和作战效费比具有重要的影响.传统的精度分配方法多依赖于历史数据和经验知识,分配结果难以达到最优化.以成本质量为基础,建立了武器站射击精度的优化分配模型和约束条件,并提出利用改进的自适应粒子群优化算法对模型进行全局寻优,从而获得最佳的精度分配结果,仿真结果证明本方法结果可靠、求解效率高,可用于从顶层指导高精度武器站的设计.
为了研究发射筒毁伤位置对燃气弹射的影响机理,基于流体力学软件Fluent,采用RNG k-ε湍流模型,有限速率/涡耗散模型和动态分层动网格技术,建立筒壁破损状态下的燃气弹射内流场模型.在验证数值模型可靠性的基础上,改变破损位置距筒底距离,仿真得到不同破损位置下的流场分布与内弹道曲线.结果表明:从流场分布来看,破损改变了筒内燃气流动形成涡的数量与大小,破损下方处于正在燃烧的高温区,上方处于还未完全燃烧的低温区;距离筒底600 mm前后流场变化明显,破损分布 600 mm之后为危险位置.从内弹道角度分析,破损位置在距离筒底600 mm以内时,压力初峰峰值下降 36%;当破损位置距离筒底大于800 mm时,压力初峰峰值下降55%.破损缺口使出筒速度减小20%以上,对内弹道产生不利的影响.
为了提高前冲发射对于火炮射角的适应性,降低瞎火现象对前冲火炮的影响,通过对前冲发射常规的定点击发、定速击发方式进行分析对比,提出了一种适用于前冲发射的新的调压式定速击发控制方式,分析计算出该击发方式下复进机压力与射角的对应关系,得到了该击发方式下的前冲运动特性,并将常规定速击发控制方式下瞎火后的前缓冲运动特性与变压定速击发控制方式下的前缓冲特性进行了对比.结果表明:采用变压定速击发控制方式在不同射角下的前冲特性基本相同,极大降低了前冲火炮由于射角变化导致的状态变化,同时,在发生瞎火时,前冲有效力较常规击发方式更加稳定,且在低射角时能够有效降低前冲有效力.
火箭扫雷装备因其火力充足、机动灵活的特点受到越来越多的关注,但其破障概率却受到很多因素的影响.为了探索影响火箭扫雷车开辟通路概率的主要因素,基于蒙特卡洛算法和聚类算法建立了破障弹开辟通路概率的计算数学模型,探究了横向和纵向密集度、破障弹数量、瞄准点目标个数等参数对破障开辟通路概率的影响.结果表明:开辟通路概率与射击横、纵向密集度存在最佳匹配效应,在射击方向精度一定的前提下开辟通路概率与射击距离散布关系耦合密切;当纵向密集度一定的情况下,降低横向密集度,对提高开辟通路概率的效果比较显著,但当破障弹数量较少时,降低横向密集度并不能提高开辟通路的概率.在纵向密集度较低的情况下,采用多目标瞄准射击方案能够大大提高开辟通路概率,且开辟通路概率与射击瞄准点数量存在最佳的匹配关系.研究结果能够为破障弹开辟通路时的弹药选取、耗弹量测算提供依据,并为开辟通路作业方案的选取提供有效建议.
战车初级电站系统在运行期间,需实时监测其运行状态及各项功能参数,并实现一定的控制功能.现有的监测控制系统以单片机作为处理核心,片内资源紧张且稳定性较差.针对这一问题,采用国产JDSPF28335芯片作为处理器,设计一种基于DSP的初级电站运行状态监测控制系统,扩展外设接口、提高运算速度、增强稳定性.通过不同的采集电路将初级电站各类状态数据送入处理器中,同时使用Sigma-Kalman滤波等方法对输入的状态数据进行滤波、平滑处理.结果表明:该系统可进行12 路模拟信号、32 路开关信号的采集与处理,具有较强的抗干扰能力,实现初级电站实时、稳定的监测控制.
为提升无人机"蜂群"系统编队控制的一致性,以四旋翼无人机及所属"蜂群"系统为例,建立了四旋翼无人机单机以及"蜂群"系统模型.基于虚拟中心控制方法,提出了一种四旋翼无人机一致性编队控制策略.设计了一种分布式协同一致性编队控制律,并对该控制律的稳定性进行了推导分析.对应用该控制律的多四旋翼无人机组成的"蜂群"系统进行了编队飞行仿真,仿真结果表明,该控制律作用下的四旋翼无人机能够稳定飞行并在12s内完成编队,验证了该协同编队控制策略的可行性和有效性.研究结果为提升"蜂群"系统的编队一致性问题起到了一定的理论指导作用.
圆膛电磁轨道炮能够有效减小弹丸消极质量,并能通过弹丸旋转的方式提高射击精度,但是目前针对圆膛电磁轨道炮结构优化和电磁性能分析研究较少.为进一步提高圆膛电磁轨道炮发射性能,提出一种Z型凹轨截面结构,并通过数值计算的方法对具备该型内轨结构的常规和双轨增强型电磁轨道炮电磁性能进行了计算,并与常规圆膛电磁炮进行了对比.研究结果表明:新型凹轨结构能够在保持电流线密度的同时进一步提高电磁推力,进而提升电磁发射效率;新型凹轨结构能够进一步提升电磁压力最大值并避免电磁压力反向的出现,提升枢轨接触稳定性.
某迫击炮拉发机构在长期射击试验过程中,拨爪受到拨爪轴、击锤和套筒的冲击载荷作用,导致击发机构中的拨爪出现了断裂失效.为研究其损坏的力学机理,在对击发机构结构组成和机构动作分析的基础上,采用模块化、参数化的有限元建模方法,建立击发机构有限元模型.仿真分析不同工况下击发机构的动态特性,得到了不同工况下拨爪所受应力最大值以及最大值所在的位置,通过应力变化分析找出了拨爪的薄弱环节,即易断裂的位置;在此基础上对击发机构进行疲劳分析,得出易失效位置的寿命.结果表明,拨爪在爪尖处和拨爪孔几何形状突变处受到应力较大,容易发生疲劳失效,但应力最大值小于材料屈服极限,但是疲劳寿命较小,因此易出现断裂.该仿真结果与实际失效情况相符,同时为优化击发机构、减小应力集中、解决拨爪破裂故障提供了理论参考.
迫击炮由于具有特殊的装药结构而有着不同的内弹道过程,为了仿真迫弹尾管与主药室之间的燃气交换导致的附加装药点火过程,将主药室与尾管视为高低压区,建立了两者间气-粒流动的物理模型,该模型考虑了气体交换时传火孔的状态,能够精确刻画气体交换和基本装药燃烧过程,在此基础上推导了能量方程与气体状态方程,构建了新型迫击炮零维内弹道模型.针对某120 mm迫击炮结构及全装药进行了数值计算,得到了迫击炮内弹道参数的变化规律,分析了基本装药颗粒流量和主药室内的能量变化过程,并与试验数据进行了比较,得到膛内压力误差为0.04%,弹丸初速误差为0.02%,表明了仿真值与试验值具有很好的一致性,验证了模型的正确性.结果表明模型能够更好地反映迫击炮内弹道过程,可以为工程应用提供理论指导.
协调输弹机作为自动装填系统的主要组成部分,对火炮射速产生很大影响,故开展协调输弹机机构可靠性分析具有重要意义.为研究某协调输弹机构件设计尺寸、输弹机安装定位尺寸及弹丸参数随机性对机构可靠性的影响及影响程度,在0°射角工况下建立刚柔耦合动力学模型进行仿真分析,采用蒙特卡洛法进行协调输弹机机构可靠性与可靠性灵敏度分析,研究结果表明该型协调输弹机机构可靠度为99.46%.输弹盘焊接位置XSD、弹丸质心偏心mz、链轮基圆半径RLL、输弹盘长度L、弹丸质量m的均值及链轮基圆半径RLL、输弹盘焊接位置XSD、弹丸质心偏心my、弹丸质心偏心mx、输弹盘长度L的标准差对机构可靠性存在显著影响.
点火电路的特点是工作时间短、瞬时电流大、可靠性要求高,其中接插件导线和PCB走线的设计,一般是以稳定工作电流为基准并加以修正确定相关参数,但结果偏差大.针对点火电路实际工作工况与设计工况不一致的问题,利用Icepak对某点火电路的接插件导线和PCB走线在短时间、大电流工作时的温度场进行了数值模拟,研究了导线横截面参数对导线温升的影响.研究结果显示,载流为 6A时,PCB走线宽为0.8 mm,厚为70 μm为宜,接插件导线截面积选用0.12 mm2 即可,并且电路的可靠性很高.针对点火线路中导线参数的确定,提出了从热力学角度进行研究并进行数值模拟仿真的方法,给产品的设计提供了数据支持.
DNAN基熔注炸药因优异的安全性能在世界范围内正广泛替代TNT基熔注炸药,但国内目前鲜有关于其在发射过载环境下的安全性研究报道,严重限制了国内榴弹等高膛压火炮用DNAN基熔注炸药的配方研制.为此,以DNAN/RDX(40/60)熔注炸药为对象,基于炸药抗过载装置,利用整形器技术进行波形整形,获得了与发射过载相似的载荷特征,建立了炸药装药发射安全性模拟试验装置,并采用临界底隙判据对炸药的发射安全性展开定量研究.结果表明:ϕ15 mm×14 mm 的 DNAN/RDX 配方药柱在打击速度为2.85m/s条件下,所受载荷峰值为 306 MPa,脉宽为 7.85 ms,临界底隙为 3.19 mm;在打击速度为 6.66 m/s条件下,药柱所受载荷峰值为681 MPa,脉宽5.99 ms,临界底隙为1.31 mm;在打击速度为9.26 m/s条件下,药柱所受载荷峰值为1100 MPa,脉宽5.58 ms,临界底隙为1.0 mm.根据药柱临界底隙随发射载荷幅值的变化规律,同一载荷下DNAN/RDX(40/60)临界底隙比B炸药大10%以上.
在知识爆炸和火炮创新发展的大形势下,火炮研发企业所拥有的知识数量急剧增加,这对企业知识管理的能力和质量提出了新的要求,火炮研发企业知识工程的构建对企业未来发展质量的重要性不言而喻.从基本概念和企业面临问题出发,分析了火炮研发企业的知识工程构建需求,提出了火炮研发企业知识工程构建的基本思路和构建方案,并对火炮研发企业知识工程构建过程中的一些实施细节进行了着重强调,可对火炮研发企业的知识传承、知识创新提供一定的参考借鉴,助力火炮研发企业创建现代化企业新型发展模式.
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.
以某自行高炮为研究对象，建立刚柔耦合动力学模型，针对模型与实际高炮系统之间存在差异问题，开展动力学模型参数修正研究。通过开展射击试验，采集车体动力学响应，分析模型误差来源，以4个千斤顶的刚度系数为优化变量，依据试验数据，采用多目标遗传算法NSGA-Ⅱ对数学模型进行修正。为提高车体姿态实时预测精度，考虑到模型中后坐力参数与真实数据存在误差，在模型参数修正的基础上，为了减小每发射击后坐力给定误差，构建后坐力综合影响系数，在刚柔耦合模型求解车体姿态及射击车体振动响应采集的工作基础上，制定后坐力实时修正方案，采用粒子群算法PSO对每发射击的后坐力进行实时修正，并在车体姿态实时预测总体方案的基础上进行了系统的软硬件开发。结果表明，经过第1次修正后的车体在3个方向的第一阶频率幅值平均误差减小了46.2%，通过后坐力实时修正使得后坐力综合影响系数误差控制在1%以内，有效提高了自行高炮车体姿态预测精度，为自行高炮动力学模型参数修正提供了一种新思路。
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.
