基于射击时机的坦克射击门分析及改进

针对坦克的射击门控制逻辑,分析现有射击门在坦克高速行进条件下在射击时机判断上的不足,提出基于预测机制的射击门改进方法,该射击门在考虑射击时延和炮口切向速度影响的情况下,去除了身管必须满足进入简单射击门的角度约束,可更大限度地把握有效射击时机,数字仿真结果验证了改进射击门的优越性。

基于哈里斯鹰优化算法的引信装定系统参数优化方法

为了满足坦克炮弹药作战实时性的需求,开展引信快速准确接收武器平台传输的敌方距离、方位等信息的研究,对提高作战毁伤效能十分重要。针对引信在武器平台实际环境约束下能量和信息无法快速可靠接收的问题,建立引信共击发通道装定系统能量信息同步传输的数学模型,形成目标函数为通过优化系统设计参数使装定时间最小、约束条件为平台恶劣信道环境下能量信息可靠接收的优化模型,采用哈里斯鹰优化(Harris Hawk Optimization,HHO)算法求解装定系统设计参数的最优值。仿真结果表明,基于HHO算法的系统参数优化方法可以得到最优的系统设计参数,与参数未优化的系统对比,不同信道参数下,能量信息同步传输的时间平均减少了26.4%,信息的可靠接收比平均提高了40.4%,特别是在信道电容大于5 nF的恶劣信道环境下仍能保证信息可靠接收,能量信息接收的快速性和可靠性都大幅提高,作战效能得到优化,通过实验室实验验证该方法的有效性。

基于数据装定的坦克炮毫米波近炸引信炸高控制方法

为满足打击人员、装甲、掩藏等目标需求,坦克炮毫米波近炸引信需要具备多种炸高,实现弹丸毁伤效能最大化。针对坦克炮弹道低伸,毫米波探测器波束较窄、难以满足近炸引信多种炸高的问题,建立基于装定延时的坦克炮毫米波近炸引信炸高控制模型,分析通过增加发火延时的策略实现炸高控制。弹丸发射前根据初速射角等攻击条件解算发火延时,利用武器平台与弹丸的信息交联,向近炸引信装定发火延时从而实现弹丸炸高控制。建立数学模型并仿真分析发火延时与弹丸初速、射角和毫米波探测器波束宽度、探测距离与炸高差之间的关系,总结出发火延时的计算公式,通过实验室静态试验和外场动态试验验证该方法的有效性。

成品油罐水射流清洗及水处理一体化工艺研究

针对现有清洗设备存在体量庞杂、清洗功能适配性差、清洗产生的含油污水难以处理达标等问题,提出一种由射流清洗、负压抽吸、多级过滤、油水分离、循环清洗等流程组成的成品油罐水射流清洗及水处理一体化工艺,开展了清洗喷枪设计,配套负压抽吸及清洗泵送系统以及油水分离系统,完成成品油罐清洗成套设备研制。水射流清洗及水处理试验效果良好,实现了25~10000 m^(3)各种结构类型的成品油罐高效、安全清洗。研究成果可为各类成品油罐无人进罐清洗提供工程方案和理论设计依据。

计及不等式约束的坦克炮稳定系统约束跟随控制

该文针对新一代轻量化坦克在高速行驶时的身管稳定问题,提出一种高精度控制策略。基于负载系统的动力学特性,建立含不确定性的坦克炮稳定系统受控状态空间方程;考虑射击门及稳定精度限制,构建系统状态的不等式约束,并完成受限状态转换;量化系统不确定性边界,结合约束跟随控制思想,开展系统不确定控制设计。研究表明,所提方法可综合处理坦克炮稳定系统的强非线性和复杂时变不确定性,实现系统稳定精度可控,为复杂机械系统的时变不确定性抑制和误差控制提供理论指导。

面向动态目标跟踪的全电坦克自适应鲁棒控制策略研究

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。

基于外弹道方程推导的坦克高射机枪校正距离探析

针对坦克高射机枪在500 m距离校正后,对一些空中目标射击时射程较近而不能发挥最大威力这一问题,利用真空中外弹道方程式,推导出高射机枪对空中目标射击时射击斜距离与枪目高低角之间的变化关系,得到高射机枪在500 m距离上校正后在不同枪目高低角下射击时的斜距离,并以此分析高射机枪在500 m距离上校正后对空射击时的不足,提出一般情况下采取700 m距离校正及当主要射击敌直升机时采取800 m距离校正的观点。实弹射击结果表明:该校正距离能明显提高坦克高射机枪对空射击命中概率,充分发挥其对空射击效能。

数字全电式坦克炮控系统研究现状与发展

为提高系统战技性能、可靠性和信息化水平,适应高机动复杂条件作战要求,数字全电式坦克炮控系统成为世界各国努力发展的方向。介绍了全电式炮控系统的概念、特点与结构;在此基础上,从动力系统和控制系统两个方面回顾了近年来国内外在炮控系统全电化及其数字控制方面的研究进展;分析了未来炮控系统的发展趋势。分析表明,如何进一步提高系统控制性能和智能化程度,实现快速随动和精确打击将成为炮控系统研究的重要课题。最后,以其为研究主线提出并探讨了高精度无间隙传动技术,软开关功率变换技术,系统控制策略与智能化等技术途径,为炮控系统论证分析、研制设计以及改造升级等研究提供理论借鉴和技术参考。

坦克—火炮系统行驶间振动建模与仿真

本文就坦克在不平地面行驶时坦克—火炮系统的振动问题进行了动力学分析与建模 ,主要包括 :通过随机抽样法建立双侧不平地面模型 ,采用状态方程法建立三维车体、双侧任意车轮、任意位置座椅在内的坦克底盘的振动模型、车体与火炮的相互作用模型 ,并进行了仿真。本文的分析方法将坦克车体的振动对火炮运动的影响体现出来 ,更加全面和客观地反映了坦克行进过程中火炮的运动机理。通过对不同参数的仿真结果进行分析 ,能够定量地得到各参数变化对坦克—火炮系统在行进间的稳定与射击的影响程度 ,这对于坦克—火炮系统的设计与优化有着积极的作用。

高能钝感发射药在炮射导弹中的应用

通过理论分析、发射药选择、钝感药制备和弹道性能测试,研究了炮射导弹用高分子钝感GR发射药装药。结果表明:高分子钝感GR发射药用作炮射导弹发射药装药具有膛压低、初速高、炮口烟雾小等显著优点。新装药主要采用了GR发射药(一种含黑索今的高能发射药)、高氧含量的高分子钝感剂及其钝感工艺等新材料和新工艺。

高速机动条件下坦克火炮系统扰动力矩谱研究

随着坦克机动速度的提高和路面复杂程度的增加,火炮所受扰动力矩的幅值和频率急剧增大,严重影响了炮控系统的稳定精度和射击命中率。为此,建立火炮系统动力学模型,分析扰动力矩的作用机理、影响因素及其测试方法。在此基础上提出基于希尔伯特-黄变换(HHT)的火炮扰动力矩时频谱分析方法,系统分析主振频带、约束频带和特征幅值等扰动力矩典型频谱特征及其对炮控系统设计的影响。研制了扰动力矩谱测试系统并应用于工程实践,为高速机动条件下火炮扰动谱测试分析和炮控系统设计研制提供理论依据与技术支撑。

坦克炮控系统非线性特性及自适应补偿控制

影响坦克炮控系统低速性能主要有两个方面的因素,摩擦非线性和齿隙非线性。建立了坦克炮控系统数学模型,介绍了坦克炮控系统中摩擦、齿隙两类重要非线性模型,分析了摩擦、齿隙对炮控系统性能的影响,以及摩擦非线性环节导致系统低速时的爬行现象、速度过零时的平顶现象;齿隙非线性环节造成系统输出误差外,系统会因极限环振荡或冲击而降低性能,甚至不稳定,总结了炮控系统中针对摩擦、齿隙等非线性环节的自适应补偿控制的研究成果。

基于扩张状态观测器滤波的坦克炮控系统模型参考自适应控制

坦克炮控系统是一类不确定、非线性的复杂系统。针对其在低速运行时产生"爬行"、振荡等的问题,依据扩张状态观测器(ESO)滤波和Popov超稳定理论,提出了一种基于ESO滤波的模型参考自适应控制方法。研究了坦克炮控系统的数学模型,给出了基本假设,设计了ESO滤波器和模型参考自适应控制器,并证明了其稳定性,最后通过仿真验证了该方法的有效性。仿真结果表明,该方法有效地消除了系统的未建模动态及外界扰动的影响,增强了系统的快速性,解决了系统的低速"爬行"问题,改善了系统的稳态性能,为炮控系统实际设计提供了一个可行的解决方案。

坦克炮控系统非线性建模与运动性能分析(Ⅰ)

炮控系统是坦克火力控制主线的末端,其性能直接影响到坦克火力的发挥。由于其内部存在齿圈间隙、弹性形变、摩擦力矩、参数摄动和外界扰动等不确定非线性因素,造成炮控系统出现稳态"牵移",驱动死区、延时与振荡、低速"爬行"和高速调炮"超回"等一系列问题,成为制约系统性能进一步提升的主要因素。通过分析炮控系统的结构和各种非线性因素及其规律特点,建立了炮控系统非线性数学模型;在此基础上,开展炮控系统运动性能的理论分析和试验研究,探讨了各种非线性因素对系统性能的影响,为炮控系统分析、设计与非线性补偿控制、进一步提高系统战技指标和充分发挥坦克火力性能提供理论依据和试验基础。

半实物炮控仿真系统的设计

采用半实物实时仿真的方案设计了坦克炮控仿真系统,该系统由仿真计算机、仿真控制器、炮控计算机以及部分炮控系统部件组成,可以实现静态测量、稳定状态、跟踪与调炮状况的仿真。建立了炮控系统的仿真模型,进行了仿真系统运行剖面和仿真用例的设计。在大量实车测试和理论分析的基础上建立了火炮干扰力矩仿真数据库,仿真结果与实车测试结果对比表明,对不同路面不同速度下火炮运动的仿真都达到了满意的要求,较真实地反映了坦克炮控系统的动态特性。它除可为现有炮控系统进行仿真实验外,还可成为新型炮控系统研制中进行算法研究、性能实验的仿真平台。

坦克稳定器的自抗扰控制算法

为解决坦克稳定器中存在的传动间隙、干摩擦等强非线性问题,提高系统的鲁棒性,基于自抗扰控制器(ADRC)原理,提出了适用于坦克稳定器的自抗扰控制器,并进行了计算机仿真和试验验证。证明了自抗扰控制算法在坦克稳定器设计中的可行性。

坦克火炮控制技术发展概述

目前坦克火炮控制系统主要有电液式和全电式两种控制方式。国外第三代坦克均采用全电式火炮控制系统结构。我国的步兵战车也采用了全电式火炮控制系统结构。对比分析了国内外坦克火炮控制系统技术发展现状,提出了坦克火炮控制系统技术发展趋势,分析了坦克火炮控制系统的关键技术并对开展坦克火炮控制系统技术研究提出了建议。

基于ADC模型的坦克炮射击效能评估

运用美国工业界武器系统效能咨询委员会(WSEIAC)评估武器系统效能的方法,综合坦克炮射击的特点,建立完善了适合坦克炮射击效能评价方法的数学模型,并对模型中各有关参数进行了初定,使效能分析的结果更接近实际。

坦克炮控系统非线性建模与运动性能分析(Ⅱ)

在分析炮控系统内部非线性因素和建立炮控系统非线性数学模型的基础上,针对炮控系统的低速运动状态和高速运动状态进一步开展运动性能分析,重点对系统驱动死区、延时与振荡,低速"爬行"和高速调炮"超回"等问题以及影响该问题的非线性因素进行了理论分析和试验研究,为进一步开展炮控系统分析、设计与非线性补偿控制奠定基础。

坦克炮总体结构参数分析

影响坦克炮射击精度的主要因素之一是火炮振动 ,起关键作用的振动分量是在弹丸出炮口瞬间炮口振动角位移和横向线速度。为提高坦克炮射击精度 ,本文推崇“对称布置”和“初期自由后坐”的总体设计思想 ,使火炮射击时炮身和摇架所受的力矩尽量减小 ,同时使炮塔和车体在弹丸出炮口前的受力也尽量减小 ,从而减小了炮身的振动 ,也减小了炮塔和车体的振动 ,这对提高坦克炮射击精度将是十分有利的。本文运用动力学分析计算方法 ,阐明有关总体结构参数对坦克炮射击精度的影响。