作战逻辑模型及其运作模式

为畅通战略谋势、战役筹划、战术行动的作战逻辑链路,构建贯通战略至战术的作战逻辑模型,并立足多维视角分析作战逻辑模型的运作模式。探索构建设计-分解-校验-选择(DDVC)逻辑模型,并分析“观察,判断,决策,行动”(OODA)、筹划-准备-执行-评估(PREA)、DDVC模型的制胜关键。总结DDVC-PREA-OODA作战逻辑模型之间的层级关系、嵌套关系和涌现关系。从战略-战役-战术、宏观-中观-微观、推演-验证-复盘、平时-危机-战时、威慑-相持-对抗、信息-认知-物理等6个维度解读作战逻辑模型,并探索不同维度的运转模式。

基于命中概率的海警舰炮对海试射问题研究

为研究水面舰艇在维权执法任务中舰炮武器试射问题,提高海警舰艇舰炮武器运用能力,基于舰炮命中概率构建了仿真模型,通过仿真计算得出了不同试射决策下目标分布概率误差随射击距离的变化,并分析了射击命中概率与射击距离的关系,进一步得出了海警舰艇试射决策:即当射击距离小于等于4500 m时不应进行试射,且射击距离小于4000 m时,不试射的命中概率较高与不引入新误差的命中概率几乎一致;当射击距离大于4500 m时,可根据现场情况进行试射。研究成果可以为海警舰艇执行维权任务提供参考。

面向无人机集群察打场景的PPO算法设计

无人机集群决策问题是智能化战争的重要研究方向。以构建的典型无人机集群侦察打击的任务场景为例,研究复杂不确定条件下的无人机集群任务分配与运动规划问题。针对该问题,从战场环境模型参数化设计与典型集群侦察打击任务角度,阐述任务决策的复杂性与战场环境不确定性。设计通用性较强的状态空间、奖励函数、动作空间和策略网络,其中,为捕捉多元态势信息,设计并处理了多种类型特征作为状态空间,同时设计与察打任务紧密相关的多种类型奖励;动作策略输出采取主谓宾的形式,更好表达复杂操作;策略网络设计了编码器-时序聚合-注意力机制-解码器结构,充分融合特征信息,促进了训练效果。基于近端策略优化算法(proximal policy optimization,PPO)的深度强化学习(deep reinforcement learning,DRL)进行求解。最后,通过仿真环境实验验证了无人机集群在复杂不确定条件下实现察打任务决策的可行性和有效性,展现了集群任务分配与运动规划的智能性。

基于WNN参数整定的ADRC在火箭炮伺服系统中的应用

针对多管火箭炮交流伺服系统存在变负载、强耦合和不确定性扰动等非线性问题,提出一种优化型小波神经网络自抗扰控制器(WNN-ADRC)。简化电流环节得到被控系统的数学模型,将小波神经网络(waveletneural network,WNN)嵌入自抗扰控制器中进行参数整定,利用分层调整学习速率的方法优化小波神经网络的学习算法得到WNN-ADRC,采用WNN-ADRC控制火箭炮伺服系统,实现对非线性特性的精准估计和补偿。数值仿真结果表明:相对于传统的自抗扰控制器,WNN-ADRC能改善伺服系统的静态响应和动态性能,具有响应速度快、控制精度高的优点。

智能传感器在舰炮系统中的应用

舰炮系统作为舰艇常规装备,近年来面临着智能化发展需求。本文首先对传统传感器在舰炮系统中应用的问题进行梳理,较为详细地叙述智能传感器的主要功能及特点,针对传统传感器的使用问题及舰炮系统智能化需求,分别从故障诊断、智能供弹、健康管理、数字孪生等4个方面对智能传感器在舰炮系统中的应用问题进行探讨,为智能传感器在舰炮系统中的实际应用提供一些思路和建议。

美军作战概念发展的影响因素及趋势

将影响美军作战概念发展的因素总结为世界格局演变、国家战略调整、“威胁对手”变化、战争实践反馈、科学技术发展和预算经费竞争等6种。描述典型的联合作战概念、军种作战概念以及智库提出的作战概念的发展历程;阐述“联合全域作战”概念的内涵与外延,按照时间轴与维度轴对美军典型作战概念进行对比分析,并指出:美军多种类作战概念的发展趋势将是统一导向“联合全域作战”。

火炮内弹道挤进过程导转侧力特性

为研究弹丸挤进过程膛线导转侧与弹带的力学响应,基于能量法推导弹丸挤进过程弹带运动、变形及其与膛线相互作用的力学机理,根据经典内弹道理论分析了弹带挤进后与膛线导转侧受力关系,分别得到挤进过程和挤进后导转侧受力的一般表达式,并分析了挤进过程及挤进后导转侧受力的主要影响因素。采用弹塑性有限元方法模拟弹丸膛内运动过程,获取多种工况下导转侧受力动态响应,分析导转侧受力变化特性,以及挤进过程中导转侧力受挤进速度和坡膛角的影响规律。研究表明:弹丸挤进过程导转侧受力与挤进速度、坡膛角正相关,挤进后导转侧受力与弹底压力变化趋势一致;在一定速度范围内,弹丸挤进过程的导转侧受力远大于最大膛压时刻,且随着速度增加,挤进过程导转侧受力与最大膛压时刻的比值有明显增大的趋势;对于弹丸启动后自由行程较长的埋头弹火炮,挤进过程受力更为恶劣,需加强装药结构及优化坡膛结构为提高身管寿命创造条件。研究结果可为弹丸结构设计及弹炮匹配性分析提供理论参考。

4D打印技术在舰炮武器装备维修保障中的应用

为适应未来信息化作战的需要,优化舰炮武器装备的维修保障工作,探讨4D打印技术在全寿命周期维修保障中的应用。将舰炮武器装备的维修保障提前至论证决策阶段,并贯穿全寿命周期,分析4D打印技术原理,梳理维修保障的关键问题,以期拓展信息化作战条件下舰炮武器装备的维修保障工作思路。结果表明,4D打印技术为相关研制部门和一线作战使用单位提供参考依据。

氢氧燃烧高压高速发射技术问题研究

通过分析提高常规火炮初速遇到的瓶颈问题,突破火药固有能量、火药燃气分子量的限制,解决火药燃烧过程不易控制的难题,在分析氢氧燃烧存在热能高、推进速度快等特点的基础上,提出氢氧燃烧发射需要解决的确定参与燃烧的气体成分和比例关系、确定参与燃烧的氢氧总质量、确定点火能量/点火方式/点火点数量、建立燃烧模型、弹丸挤进过程分析、建立弹丸的运动学和动力学模型和内膛烧蚀机理研究等7个科学问题和设计燃烧室的结构、选择密封方式、低温燃料的供给、确定弹丸形式和确定连续发射方法等5个技术问题,为氢氧燃烧高压高速发射技术明确了研究重点和方向。

中大口径舰炮总体设计中的主要技术问题

针对中大口径舰炮总体设计要求,提出中大口径舰炮总体设计的任务、原则、思路。根据舰炮的基本结构,对中大口径舰炮总体设计中的确定弹药传送路径、选择供弹系统构架、规划排壳方式、制定循环图、选择动力源、实现动力统一等主要技术问题进行分析,对涉及的技术方案进行比较和综述。本文研究成果对中大口径舰炮的总体方案设计具有重要指导作用。

基于弧面分度凸轮机构的舰炮弹鼓运动规律研究

某舰炮弹鼓为实现间歇步进运动,采用了余弦加速度运动规律的弧面分度凸轮机构,由于在运动始末处加速度发生突变,运动停止时会产生振动和柔性冲击,导致弹鼓运动平稳性较差,不利于弹鼓与扬弹机交接弹药。基于弧面分度凸轮机构基本运动规律中速度和加速度相对较小、且连续无突变的改进正弦加速度运动规律,对跃度曲线进行优化,建立数学模型,利用Matlab求解相关系数,得到跃度连续的改进正弦加速度运动规律。通过改进前后凸轮机构运动曲线对比分析,说明改进运动规律的有效性,为提高弹鼓运动平稳性提出一种解决途径。

某转膛自动机药筒提前出膛故障的力学机理

为揭示某转膛自动机抽壳前药筒提前出膛的故障原因,在分析故障现象基础上,利用流体力学模型计算了转膛体转动过程膛内压力变化规律。在此压力场中采用弹塑性有限元方法数值模拟了药筒贴膛及动态抽壳过程并获取抽壳阻力、抽壳速度等力学表征量,对抽壳过程药筒与炮膛的应力应变行为进行了深入研究,综合分析了抽壳前药筒提前出膛故障产生的力学机理。计算及分析结果表明:射击后转膛体转动过程中燃气排放通道逐渐减小并关闭,转到抽壳位时药室内仍残存较高压力的火药气体,该压力作用于药筒产生的轴向分力远大于抽壳阻力是造成药筒提前出膛故障的主要原因,在转膛自动机设计时应充分考虑转膛体转动过程中残余火药气体的排空问题。

对大初速舰炮炮弹跟踪能力需求分析

新型舰炮武器炮弹发射能量可调且初速大、对观测设备的跟踪能力提出了很高要求。建立了观测设备对炮弹方位、高低跟踪死区模型。通过理论计算与仿真分析,明确方向跟踪死区、高低跟踪死区与初始观测距离、炮弹高度和速度,以及观测设备跟踪角速度之间的关系,并用于计算在一定炮弹初速和水平观测距离条件下,在本舰或协同平台进行观测时,对炮弹实现有效跟踪所需的初始观测距离或预置观测点,对保障大初速舰炮炮弹的有效跟踪具有重要意义。

基于弹塑性模型的某舰炮抽壳力仿真计算

舰炮射击后药筒贴膛力对抽壳初速存在重要影响,贴膛过程药筒表现出弹塑性大变形特性,且沿口部至底部贴膛极不均匀,简化的二维模型及薄壁圆筒解析模型已经不能满足定量的分析需求。建立了基于弹塑性抽壳过程动力学仿真模型,采用Johnson-Cook本构模型描述药筒弹塑性大变形行为,通过仿真计算获取药筒及炮膛动态应力应变、接触力及摩擦力等参量,分析了药筒动态贴膛规律及受力特性。仿真结果表明,舰炮射击过程药筒经历贴闩、径向自由膨胀至贴膛、贴膛后与炮膛协同变形及回弹至平衡态四个阶段,平衡状态后抽壳阻力不再变化,保持在13320N左右,抽筒子作用于药筒后抽壳初速最高达到18.9m/s,该抽壳初速满足了舰炮高速连发的设计性能要求。

某型火炮射击药筒压痕问题分析及措施研究

本文主要对某型火炮射击时药筒压痕问题进行分析,通过故障树分析定位了问题原因,并对改进措施进行了实弹射击验证,解决了药筒压痕问题,提高了装备可靠性。

复杂载荷下舰炮后坐试验台架结构优化

后坐试验台架是舰炮后坐试验系统的支撑结构,其刚强度会直接影响测试准确性和试验安全性。为了进一步提高台架的刚强度,开展了正常工作与摇摆载荷复合作用下的结构优化研究。通过动力学分析模型的建立,获得后坐与复进运动过程的载荷变化规律,采用有限元分析得到受最大载荷时的应力与变形,对试验台架的厚度参数进行了灵敏度分析和试验设计,根据Kriging模型建立了关键板梁厚度同最大应力和变形的响应曲面,结合多目标优化法预测最优参数方案并验证了优化效果。结果表明:台架上横梁2与复进机前承座底部易发生损坏;调整上横梁2、上斜肋板及上纵板的厚度可有效提高台架刚强度。

摇摆条件下舰炮安全射界解算控制研究

为确保舰炮射击过程中舰艇设备的安全,建立了舰炮安全射界影响因素对应的舰炮指向运动模型、弹丸切向运动模型、弹丸飞行滞后及舰炮指令滞后响应模型,构造了舰炮随动定点射击与跟踪射击方式的禁射解算控制模型。仿真分析结果表明:摇摆条件会使得静水条件解算的固定/活动禁射轮廓性质发生变化,摇摆跟踪禁射区域不能通过简单平移定点禁射区域确定;所建模型能够判断舰炮射击诸元是否超出安全射界区域,为舰炮射击安全控制提供支撑。

一种提高舰炮精度的观测数据处理新方法研究

传统舰炮对目标观测数据处理以舰炮安装部位为基准,舰艇由于摇摆和船体变形等造成基准点变化会产生观测目标数据处理误差,影响舰炮射击精度,研究分析了舰艇平台状态和舰炮基准假设对舰炮射击理论精度的影响,提出了以舰艇摇摆中心为基准的观测目标数据处理新方法,建立了观测目标参数计算数学模型,提高射击诸元的解算精度。

基于固定虚拟点的舰炮对海远程虚拟校射研究

针对舰炮对海远程虚拟校射时因弹着水柱超出跟踪雷达的作用距离而导致无法进行虚拟校射的问题,提出一种基于固定虚拟点的对海远程虚拟校射方法。确定发射舰位和虚拟点的经纬度坐标;测量弹着水柱位置、计算水柱的经纬度坐标;计算弹着水柱相对虚拟点的偏差量。仿真结果表明:按所建模型先对虚拟点试射,再对海上远距离目标射击,射击精度提高明显。

舰炮炮塔座圈动态行为与润滑特性

针对舰炮在使用过程中,炮塔座圈经常出现的摩擦磨损问题,通过Adams软件进行动力学仿真,研究了后坐缓冲装置对炮塔座圈接触力的影响。在此基础上,借助FORTRAN编程语言进行弹流润滑分析计算,研究不同环境温度及座圈转速对炮塔座圈润滑性能的影响机制。研究结果表明:安装后坐缓冲装置后,炮塔座圈油膜压力减小而油膜厚度增大;随着转速的增加,油膜压力几乎不变,油膜厚度增大;随着温度的升高,油膜压力变小,油膜厚度变大。揭示了舰炮在特定工作情况下的温度及转速的合理范围,有助于提升舰炮服役性能。