西北机电工程研究所:“四大经济板块”助发展

西北机电工程研究所现位于古城陕西省咸阳市文化区，1957年创建于北京，首任所长是被誉为中国保尔的吴运铎。是中国兵器工业集团公司骨干企业。历经50个春秋的艰苦创业，现已发展成为集机械、电子、液压、自动控制、测试和计算机应用于一体的大型综合性技术应用研究所，是国防重点科研单位和行业技术研究开发中心。

“火炮与智能弹药日”活动——西北机电工程研究所军贸装备大放异彩

2015年8月10日,中央电视台1套、13套《新闻30分》栏目分别播出了一组画面：＂国产新锐火炮首次公开实弹射击,百发百中,三款火炮取得全中,并给出了三型装备代表我国地面常规武器装备研制领域最高水平的评价。

无人机电磁弹射系统研究

电磁弹射技术是一种新兴发射技术,是对传统弹射技术的重大突破。电磁弹射应用电磁能驱动物体,理论分析证明,可以对大型物体进行高速弹射。无人机电磁弹射技术就是电磁弹射技术在无人机弹射中的应用,具有隐蔽性好、维护方便、通用性强、机动灵活、可靠性高等优点,因此研究无人机电磁弹射起飞技术对提高我国无人机的总体技术水平,拓宽我国无人机的应用前景具有非常重要的意义。本文以单级感应线圈炮为驱动装置组成的无人机电磁弹射系统方案进行分析、计算,并通过原理试验验证了该方案的可行性,具有一定的理论价值。

火炮研发企业知识工程构建技术研究

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。

工程图检索原型系统的研究与实现

文中实现了一个工程图形检索原型系统DRS(Drawing Retrieval System),并且给出了相应的实验结果,包括整体相似性检索结果、局部相似性检索结果及基于本体的工程图形语义相似性检索结果,初步验证了文中的研究成果。实验结果表明,该系统具有良好的稳定性和有效性,能够有效促进企业产品设计和制造相关信息的重用。

基于靶载多目标雷达的高炮射击精度测试研究

对空射击精度是检验高炮武器性能优劣的重要指标,传统的双光电交汇测试方法效率较低。为解决高炮射击精度测试手段单一、数据处理繁琐以及试验成本过高等问题,提出靶机加装多目标探测雷达进行高炮射击精度测试的方法。构建了高炮对空射击精度测试方案,分析了射击精度测试系统的工作原理及数据处理方法,并根据雷达测试数据建立了高炮射击精度计算模型,分析了该测试系统的测试精度,并通过了对空射击测试试验验证。研究结果表明:该测试方法的理论测试误差较小,弹丸检出率高,能够实现高炮对空射击精度的测试。

基于不同海况的某两栖火炮横摇仿真研究

对于两栖火炮来说,作战时能够实现水上快速浮渡,基于不同的海况条件可实现安全可靠的水上射击,是登陆作战能否成功的一项关键因素。为了掌握不同海况条件下两栖火炮发射安全性与稳定性,建立了两栖火炮水上发射动力学模型,获取了两栖火炮水上射击横摇角位移,结合两栖火炮水上射击横摇角测试,验证了动力学模型的计算精度。基于皮尔逊和莫斯克维奇海浪谱海面模型,建立了1~4级海况条件下两栖火炮横摇仿真模型,获取了两栖火炮不同海况条件下的横摇最大幅值及横摇周期,结合耐波性分析,为两栖火炮不同海况条件下的发射安全性进行了评估。

某迫榴炮击针疲劳寿命仿真与提升研究

击针大多采用细长及变截面结构,在循环撞击力作用下,易引起结构应力集中及交变应力,经常出现疲劳断裂故障,严重影响自动武器的可靠性,甚至威胁到作战人员安全。某迫榴炮击针在试验中偶发断裂现象,疲劳寿命约200发左右,为了提升该击针疲劳寿命,基于载荷传递过程,建立了击针在火药气体反冲力下高速运动与限位块的瞬态撞击模型,获取击针撞击过程交变应力,通过循环载荷作用下击针疲劳寿命评估,计算击针疲劳寿命与试验现象基本一致,验证了计算模型的准确性。在此基础上,开展了不同材料击针疲劳寿命提升研究,研究表明,将击针材料由PCrNi3Mo更换为30CrNi2MoVE后,击针疲劳寿命由215发提升到1670发,提升效果显著,改进后的击针经实弹射击试验验证在规定寿命周期内未发生断裂现象。

末端防空装备反蜂群效能评估仿真研究

近年来,无人机技术及无人机蜂群作战概念发展迅速,但末端反蜂群防御体系尚未完全建立,对应的反蜂群仿真推演评估方法仍不完善。针对末端防空装备反蜂群作战效能量化分析不足的问题,考虑多种末端反蜂群作战能力要素综合集成,建立多型装备反蜂群毁伤模型,构建了末端反蜂群仿真推演系统。结合多型装备典型作战应用方式,设计反蜂群作战仿真实验流程,通过在多种作战想定下的反蜂群作战仿真推演,采集数据并统计分析无人机数量、速度等多种作战要素对装备反蜂群作战效能的影响,为末端反蜂群装备发展和反蜂群体系构建了提供一定的参考借鉴。

火箭弹尾流冲击效应研究

以火箭弹尾流场及发射平台为研究对象,基于计算流体动力学方法,采用有限体积法进行数值离散,建立火箭弹尾焰燃气流场数学物理模型进行计算。分析火箭弹尾焰射流与发射平台的相互作用,探究燃气流场速度、温度和压力等参数分布特性,并研究发射过程中尾焰燃气流对发射平台的冲击效应,得到发射平台关注区域表面压力、温度变化规律。之后对不同材料表面进行数值模拟及实验模拟对比,研究结果表明由钢材料替换铝材料后,钢材料表面温度低于熔点,可减小温度对平台的影响,为火箭弹发射平台防护及优化提供了理论依据。

火炮武器系统软件研究现状及发展分析

结合火炮武器系统软件产品要求,分析了火炮武器系统软件在当前信息化、无人化战争形态演变下,软件技术、计算机技术、通信技术、网络技术和人工智能技术等的快速发展和装备软件承制单位能力评价给装备软件带来的历史机遇和挑战。为进一步改进关键复杂火炮武器系统软件开发模式、解决型号软件现有设计模式无法适应需求快速变化的矛盾、改变软件开发能力不足的现状,提出了在火炮武器系统软件研制过程改进中的一些建议,以期对火炮武器系统软件开发具有借鉴意义。

微机电量变送器电参量同步采样与准同步采样测量误差仿真分析与研究

非同步采样测量计算误差在微机电量变送器电参量测量误差中占了主要成分,有必要采取有效措施减少该测量误差。对此,采用不同的采样方法对电路中的电压有效值及其有功功率进行仿真计算,以验证准同步采样测量算法在微机电量变送器电参量测量的有效性和消除非同步采样测量误差的必要性。

基于数字图像相关原理的埋头弹程序燃烧特性试验研究

为分析埋头弹的装药程序燃烧特性和上膛挤进运动特性,对埋头弹两级点火发射过程进行试验研究。设计并建立程序燃烧特性试验系统,采用高速摄像系统获得各组弹丸的运动图像序列。基于数字图像相关原理,对各组图像序列进行定性和定量分析,对回收的弹带刻槽形貌分析测量,获得一级点火的弹丸运动特性,两级点火的程序燃烧特性以及弹带刻槽形貌特性。研究结果表明:速燃点火药的质量直接影响一级点火弹丸上膛性能,质量增加时弹丸上膛时间显著缩短,上膛速度大幅提高;可燃导向筒过早的破碎会导致上膛速度大幅增加,使弹带刻槽形貌非常恶劣,不能可靠密封弹后火药燃气和可靠导转弹丸运动,影响内弹道性能和弹丸的膛内运动姿态;需要对速燃点火药与可燃导向筒进行合理的匹配设计,保证可燃导向筒的破碎时机处于可控范围,从而实现理想的两级点火和程序燃烧设计目标。

单级旋转倒立摆系统辨识与随动稳定控制方法研究

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。

某自动装填机械手设计与仿真研究

针对弹药自动装填系统智能化、无人化的发展趋势,以某大口径火炮装填系统研究为背景,设计出一种由机械臂与二指抱爪构成的新型自动装填机械手,可实现在三维空间中进行作业,以此实现对弹丸的抓取以及弹丸位置的改变。根据弹丸的形状尺寸设计二指抱爪,所设计的二指抱爪可稳定地抓取弹丸,在抓取弹丸之后可实现二指抱爪的锁定,对电磁铁上电可实现二指抱爪的解锁,解锁之后可保证二指抱爪与弹丸顺利脱离;由弹丸位置的改变及装填的具体动作设计机械臂,保证所设计的机械臂与二指抱爪连接可靠,利用D-H参数法建立了机械臂运动学模型,并求得机械臂的运动学方程,通过控制机械臂的运动可实现装填动作的完成。利用三维建模软件建立装填机械手模型,且在模型建立后,利用动力学仿真软件RecurDyn对装填机械手进行运动学仿真,由此验证装填机械手设计的合理性,为加工与研制该自动装填机械手提供重要依据。

基于深度学习的无人机入侵检测研究

针对现有探测系统探测低空、慢速、小型、低RCS、弱红外辐射特性的无人机类目标的能力不足,无法有效地通过图像侦测到无人机入侵的问题,采用基于深度学习的方法来对无人机图像进行识别和检测,提出了以YOLOv5目标检测模型为基础同时结合ResNet50分类模型的无人机入侵检测方法。经过实验对比结果表明:该方法识别Drone-detection-dataset数据集中4种空中目标的准确率、召回率和均值平均精度值均高于原始YOLOv5模型;且相比于Faster-RCNN和SSD检测模型,YOLOv5+ResNet50检测和识别无人机图像的效果更优,特别是针对于远距离的无人机图像。因此YOLOv5+ResNet50可以有效地对入侵无人机进行检测和预警。

最小二乘在微机电量变送器电参量测量滤波处理的应用与仿真研究

最小二乘滤波算法可以消除电参量测量的粗大误差和随机误差,并实现电参量的平滑过渡,实时跟踪电参量的稳态变化。在许多工况中,微机电量变送器采用最小二乘滤波算法对量测数据进行平滑处理是有意义的。本文以抛物线来拟合电网电参量平滑过渡过程,以最小二乘为准则,递推实现电参量的实时跟踪。仿真验证表明该方法是有效的,其响应时间和超调量与样本空间数有关。

大口径火炮弹协调器机构可靠性优化设计研究

为提高弹协调器的交弹效率,同时保障协调交弹动作具有高可靠度,开展某弹协调器机构的可靠性优化设计。考虑主要几何尺寸、制造误差、重要构件弹性变形等影响因素,建立某弹协调器的参数化刚柔耦合动力学模型,通过参数化动力学分析,复现协调器的协调交弹动作失效,并建立相对应的功能函数及协调器可靠性优化设计模型。针对协调器可靠性优化模型,为提高优化设计的效率和精度,构建新的Kriging模型自适应更新策略,并与序列二次规划(SQP)方法、功能函数度量法(PMA)/可靠度指标法(RIA)结合,提出协调器机构可靠性优化设计方法。研究结果表明,在协调交弹可靠度满足要求的情况下大幅提高了某协调器的协调效率,也验证了所提方法的有效性和工程价值。

火炮图元化显控系统研究与应用

显控系统是火炮信息系统的重要组成部分之一,负责武器系统的信息可视化和操控标准化,是实现火炮武器系统信息获取和人机交互的核心系统。图元化显控系统立足于火炮武器系统的研发、设计、使用和维护,基于图元化显控设计思想和层次化软件体系架构,在建立了图元和图元库的基础上,利用图元管理、DDS和数据字典技术,构建了一种高效开发和灵活配置的具有图元化、通用化、模块化和标准化等特征的人机交互显控平台,进而实现了人机席位浮动。该设计方法不但提高了软件可重用性、可移植性和开发效率,也符合未来火炮显控系统的发展思路和趋势。

炮口振动特性对自动炮射击精度的影响研究

为研究炮口振动特性对射击精度的影响,以某型自动炮为研究对象,对模型做出合理假设,分析自动炮系统各部件之间的约束关系,基于火炮发射多体动力学理论,考虑身管柔性、机构间隙等因素,建立了自动炮动力学仿真模型;通过火炮水平射击时后坐和复进的后坐力及后坐位移曲线,验证了仿真模型的准确性。对单发和连发射击时的自动炮动力学特性仿真模型进行仿真计算,得到了该自动炮单发及连发射击时的炮口动态特性。根据各发弹丸出炮口瞬间炮口振动特性,初步计算了千米立靶密集度。仿真结果及立靶密集度计算结果对火炮射击精度的提高和结构优化具有一定的参考价值。