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。

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。

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。

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。

圆膛低转速弹丸旋转速度测试方法研究

外轨不偏置的圆膛电磁轨道发射装置中,由于电磁力分布不均造成了弹丸低转速旋转,该现象对电磁轨道发射装置的轨道寿命和射击精度影响较大,针对外弹道姿态不稳定的低转速弹丸,采用常规火炮的弹丸转速测试方法会导致转速测试误差较大,不能满足测试精度要求。基于单目或双目视觉系统,研究了低转速模拟弹的测试原理和方法,进行测试误差分析,并进行了试验测试。结果表明,该测试方法能够完成短距离、弹丸低转速的高精度测试,测试结果准确可靠,该转速的定量测试可对发射装置结构优化和弹药系统研制提供参考。

电磁炮轨道间距高精度测量技术研究

电磁轨道炮内膛尺寸精度与发射过程中枢轨高速滑动电接触状态密切相关,准确获取内膛尺寸可有效指导其电枢设计、枢轨匹配性研究等工作。根据轨道炮异形炮膛截面及其形貌特征,并结合内膛间距变化形态,提出一种基于角平分线特性的内膛尺寸高精度测量方法,通过将局部长度范围内两条轨道空间位置关系等效成一定角度张开的两条线段,以角平分线为测量基准,在其上任取一测量点,过该点分别做两条轨道的垂线,定义两垂足的连线即为该测量点处的轨道间距值。通过开展样机设计、全系统误差分析及对比校核,对某口径轨道炮轨道间距进行工程实测。结果表明测量误差≤0.05 mm,满足精度要求。通过获取轨道间距准确数据,可对后期电磁发射装置数值建模、装配工艺及性能检测提供不可或缺的测量手段,进而促进轨道炮武器的工程化应用。

自行加榴炮系统反应时间优化研究

武器系统反应时间是反映武器装备自动化水平和火力反应能力的重要战技指标。针对某大口径自行加榴炮系统反应时间过长、作战效率较低、无法适应现代战场需求的问题,推导了操瞄解算模型,按照操瞄解算模型自动调炮,研究了操瞄调炮与弹药装填机构动作的特点和时长,设计分步并行的方法,优化了调炮动作与装填动作的联动过程,并进行试验对比分析。试验结果表明,相较于传统方法,优化后的方法使得该型自行加榴炮的平均系统反应时间减少了7.02 s,系统反应速度提高了32.3%,使之可以快速、高效地完成规定的战术动作,明显提升其战场生存能力和作战效率。

基于纯加速度计的弹载GFIMU配置方案研究

为提高火炮弹丸远程精确打击所需姿态测量精度,考虑低成本小型化高过载需求,研究了基于纯加速度计的弹载无陀螺惯性测量单元(GFIMU)方案。针对加速度计偏心产生臂杆效应的机理,分析并选择基于9通道加速度计与12通道加速度计的GFIMU方案;以输出误差为优化目标,利用有约束多目标粒子群算法分别对9/12通道加速度计GFIMU位置配置进行寻优,随后建立了角加速度与角速度二次项的非线性状态空间方程,修正过程方程与量测方程的噪声相关性,设计了噪声相关条件下的角速度扩展卡尔曼滤波(EKF)估计方法。通过建立外弹道模型并加入典型的MEMS加速度传感器噪声进行仿真求解,结果显示建立的GFIMU理论上是有效的,能达到弹丸短时航姿解算所需精度需求。

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。

弹箭尾翼气动减阻方法研究

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%。

某高射速自动炮多体瞬态传热及应力研究

为提高拦截概率,提高发射速率是高炮武器系统的重点发展方向之一,以期单位时间内发射较多的弹丸至目标区域。然而,高射速发射造成的热效应反过来又会影响火炮自动机中多体关键件的工作效率,最终影响火炮射击安全性。为提高高射速自动机射击速率和射击安全性,解决影响其关键件寿命的热效应问题,需对高射速自动炮自动机多体关键件瞬态传热及应力变化进行研究。以某转膛型高射速自动炮为研究对象,采用瞬态传热学理论,建立了自动机关键件传热模型,采用有限元分析软件ANSYS Workbench进行了多体瞬态传热及应力变化仿真研究,仿真结果表明:随着射击频次的增加,关键件形变、温度急剧增加,最终会引起多体部件运动干涉影响射击安全性。仿真结果能够为自动机的设计、使用和维护保养提供理论支撑。

基于切片推理的小目标检测技术研究

针对高分辨率图像中小目标识别精度低且漏检率高的问题,从模型训练和预测角度,包含特征融合、预测框定位损失函数和检测网络3个方面进行优化,提出一种基于切片推理的改进YOLOv5算法。将CAM模块添加到特征融合网络中,通过扩张卷积提升特征感受野尺度,增强了小目标及其相邻像素的上下文学习效果;使用Focal_EIOU损失函数替换原CIOU损失函数,将预测框与真实框的宽高差异最小化,更加关注有效目标的预测结果,提升了预测框定位精度和损失函数的收敛速度;在检测网络中添加SAHI算法,利用切片思想放大局部特征并对切片结果分别进行预测,提升了图像局部特征的检出效果,降低了小目标的漏检率。经实验对比,本文中改进算法能够有效提取深层网络中的小目标特征,相比于原YOLOv5算法,边界框定位损失明显下降且收敛较快,小目标识别准确率提高了4.4%,小目标检出率增加为原来的2倍,能够有效应用于高分辨率图像的小目标检测任务。

复杂地形多功能轻型机器人设计与研究

随着当今自然灾难、野外战争的频繁发生,如何能在野外复杂的地形下搜寻目标和运输补给具有重大意义。然而,自然灾难和野外战争的环境恶劣,搜寻目标及运输补给的过程中往往面临野外地形复杂、搜寻难度大、搜寻成本高等系列问题,从而制约着搜寻作业的顺利进行。对此,提出了一种具有爬行、轮式移动、腿足跨越的复杂地形多功能轻型机器人。对其进行了结构设计;结合其设计模型,对其运动的最大步长、最大倾斜角度、升降范围等性能参数进行了计算分析,对其承载能力进行了应力应变仿真;最后,制作工程样机对其性能进行了验证。结果表明,设计的复杂地形多功能轻型机器人可以实现爬行、轮式移动、腿足跨越3种功能,其跨越障碍的最大倾斜角可以达到53°,其穿越障碍的最大高度可以达到4.1cm。

基于热化学烧蚀模型的身管寿命等效折算系数研究

针对当前等效全装药(Equivalent Full Charge,EFC)折算系数的国家军用标准预测值与实际测试结果差距较大的问题,基于热-化学烧蚀模型,研究不同工况下射击发数与EFC射击发数间的折算系数计算方法。射击一定发数后,假设身管内壁白层厚度及成分随射击发数呈周期性变化,由质量扩散定律建立膛线起始部热-化学烧蚀量与火药燃气侵蚀性、内膛表面瞬态温度的关系。通过经典内弹道模型获得弹后空间火药燃气平均温度及内壁面强制对流换热系数,在考虑后效期高温燃气影响的基础上,建立身管内壁瞬态温度计算模型。以对内弹道过程有重要影响的射速、药量和药温为重点,计算不同射速、不同药号和不同药温下的身管内壁烧蚀量,并据此获得不同工况下的折算系数。研究发现,射速越快,装药质量越大,装药初始温度越高,单发射击造成的身管烧蚀越严重,其对应的EFC折算系数越大,其中强装药的EFC折算系数可达2.131。以某型155 mm火炮身管实弹射击数据为例,验证了新模型的合理性。

一种改进滤波算法及其在目标跟踪中的应用研究

针对无迹卡尔曼滤波算法在滤波迭代过程中可能存在状态协方差矩阵非正定情况,导致跟踪误差较大甚至滤波易发散等问题,对无迹卡尔曼滤波算法进行了改进设计。在滤波迭代过程中对状态协方差矩阵进行QR分解和Cholesky分解,通过分解后的协方差平方根矩阵来进行滤波迭代,从而保证状态协方差矩阵的正定性,并利用加权最小二乘法进行量测数据同步融合。为验证改进算法的有效性,设计了雷达红外联合跟踪系统数据融合仿真测试实验,并与传统无迹卡尔曼滤波算法进行了比较。仿真实验结果表明:改进算法能够有效抑制跟踪误差、提升目标跟踪系统的鲁棒性,可应用于防空武器系统多传感器航迹信息融合系统设计。

数字媒体的探索研究

数字媒体是一个快速发展的领域,它的发展也衍生很多新兴科技,信息传播的媒介实现数字化转型,对我们的生活和社会产生深远的影响。本文旨在探讨数字媒体的发展和未来趋势、数字媒体的应用,以及有关数字媒体研究的思考。

环境应力筛选自动化检测工艺装置研究

环境应力筛选是军工电子产品试制过程中的重要环节,通过进行环境应力筛选试验来剔除产品早期故障,是保证军工电子产品质量与可靠性的必要措施。基于LabVIEW程序开发与工控机的通信系统,通过计算机强大的数据处理功能和CAN总线通信协议,设计一款环境应力筛选自动化检测工艺装置,能够在无人值守的条件下,同时实现多套军工电子产品功能性能的自动检测、数据采集与存储、异常分析与报警等功能。该自动化检测装置实际应用表明,在保证环境应力筛选质量的同时,降低了人工成本,缩短了军工电子产品批量生产周期,显著提升了环境应力筛选的效率。并且自动化检测工艺装置具有较强的通用性和推广性,在环境应力筛选试验中取得了新突破。

高精度薄壁细长铝管件加工工艺研究

针对薄壁铝合金管类零件因壁过薄易装夹变形与加工变形导致精度降低的问题,提出工艺改进措施,保证产品加工精度。以某铝管件为例,通过分析零件结构特点,确定加工工艺方案,设计制作弹性卡箍、高强度专用镗刀杆等工艺装置,优化工艺路线,经检验和实际应用,加工的零件满足设计要求。研究表明,该方法对薄壁管件的精密加工、控制变形具有重要意义。

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。