基于变密度法考虑制造约束的摇架拓扑优化设计

摇架是火炮的重要组成结构,摇架减重对火炮轻量化研究具有重要意义。以某122 mm口径火炮摇架为研究对象,以合理降低其质量为研究目的,利用有限元软件对其进行强度校核并结合变密度法拓扑优化理论进行了优化设计。优化时考虑可制造性对优化添加了拔模约束和对称约束等条件,使优化后结构更加合理,利于制造。优化后摇架结构质量减少了12.87%,材料利用率更高,对重构模型进行有限元校核,结果显示该优化结构仍旧可靠。结合增材制造技术对摇架拓扑优化结构进行对比实验,实验证明该拓扑优化对原有结构刚强度影响较小,具有一定合理性。

考虑旋翼干扰下武装直升机航炮射击精度研究

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。

图层网格法对混合目标群的毁伤评估

对混合目标群的毁伤评估已成为体系作战时代面临的重大现实难题。针对混合目标群内子目标抗毁能力不同、重要性不同、分布不均匀的特点,提出利用图层网格法进行毁伤评估。依据子目标的抗毁能力,基于毁伤理论建立分类毁伤图层;依据子目标间的连接关系,基于复杂网络理论计算子目标重要性权重;依据子目标的分布特点,基于统计实验法和计算机仿真技术,个性化评估每个子目标的毁伤状态,进而实现对整个混合目标群的精确毁伤评估。算例仿真表明,方法有效可行,且更加精细化,能够呈现整体目标群的局部毁伤状态,可为完善指挥信息系统功能和部队演训提供技术支撑。

靶场试验装备计量保证率的评估方法

为直观反映靶场计量保障的整体质量和效果,兼顾计量管理和装备保障的需要,提出用计量保证率取代传统的计量受检率和计量合格率。着眼靶场实际,从试验装备的计量状态、已检时间、重要程度、计量方式4个方面构建了计量保证率的评估指标体系;运用模糊综合评价和专家经验建立了计量保证率评估模型;通过Matlab的仿真计算,结果表明:计量保证率比计量受检率反映的计量保障整体质量变化更显著,比计量合格率表达的装备保障整体效果变化更直观。

某大口径火炮身管膛线结构优化设计

以某大口径火炮为研究对象,运用有限元仿真技术,通过Python语言对弹炮耦合有限元模型进行二次开发,建立弹炮耦合参数化有限元模型。在弹炮耦合参数化有限元模型的基础上,以膛线结构参数为设计变量,以炮口扰动和导转侧受力最小为优化目标构建目标函数,借助最优拉丁超立方试验设计建立样本空间,构造响应面多项式函数近似模型,利用NSGA-Ⅱ型遗传算法对膛线结构进行多目标优化,通过对比分析对优化结果进行验证。优化结果表明,优化后的膛线结构使导转侧受力和弹丸起始扰动分别减小了25.8%和28.8%.

尾推式固体电枢的应力评估方法研究

电枢作为电磁轨道炮用弹丸核心部件之一,对其进行设计与改进一直在电磁轨道炮工程化研制中占据重要位置,其中应力评估是其设计的关键环节。基于电枢的负载要求和膛内不同时刻的工作状态,形成了电枢载荷及约束的加载方法,对所加载的载荷进行了参数化处理;依据轨道炮发射原理及发射试验结果对关键参数进行分析,根据分析结果对膛内工况进行了进一步假设及细化,建立了基于有限元方法的尾推式固体电枢应力评估方法;并以某型尾推式电枢为例进行了电枢应力的示范性计算。

射击工况下车载榴弹炮底盘疲劳分析与结构强化

针对榴弹炮车射击工况下底盘结构的疲劳耐久性问题,采用基于实测载荷的结构耐久性分析方法,实现对底盘结构的疲劳寿命分析。疲劳寿命分布结果表明,车架结构在火炮发射后坐助力的反复作用下有疲劳风险点。对风险点处的结构进行加强,并对强化后的车架结构分别进行了耐久仿真和试验验证,结果表明强化后的结构能够有效改善车架结构的性能。从载荷采集、多体动力学分析、载荷谱迭代与分解、疲劳仿真分析、结构优化等方面对车架结构在射击工况下的耐久性问题予以解决,对工程实际具有指导意义。

动力偶臂对多功能火炮直射时炮口扰动的影响分析

以某多功能火炮为研究对象,研究火炮直射时动力偶臂的大小对炮口扰动的影响。建立多功能火炮动力学模型,根据实际情况简化模型。运用完全柔性体理论建立身管、摇架和前后铜衬套的柔性体模型,基于刚柔耦合动力学理论建立多功能火炮刚柔耦合动力学模型。对模型进行仿真计算,运用加权与归一法构建炮口扰动的目标函数,通过对比分析,得到多功能火炮动力偶臂对火炮直射时炮口扰动的影响。结果表明,对动力偶臂优化可以明显降低炮口扰动大小,研究结果为多功能火炮动力偶臂的优化提供了理论依据。

基于SVD的陀螺阵列异常诊断及识别方法

陀螺阵列系统中出现的数据异常包括野值点、可恢复故障以及永久性故障(不可恢复故障)。提出了一种基于奇异值分解的数据异常诊断及模式识别的新方法,验证了该方法对不同模式数据异常诊断的有效性,分析了不同模式数据异常的表现形式,构造了新的统计量对不同模式数据异常进行辨识,进行了仿真实验。实验结果表明:该方法对数据异常有较好的诊断效果,计算量小,容易实现,能较准确地识别出陀螺阵列中数据异常的类型。

一种新型发条簧式平衡机计算与设计

针对遥控武器站的技术需求,提出设计一种新型发条簧式平衡机,根据武器站俯仰部分重力矩的变化规律,利用发条簧和变径轮相结合的理念进行平衡机的计算与设计,使用MATLAB软件计算发条簧的设计参数和变径轮的半径变化曲线,并利用UG软件作图确定平衡机的结构方案,探讨了发条簧式平衡机的工作原理和安装调试方法,对轻型遥控武器站的工程设计具有一定的技术参考价值。

火炮发射恶劣环境下存储测试仪的可靠性设计

存储测试仪是火炮发射过程中动态参数测试的首选装置,在使用中往往面临恶劣的测试环境,其可靠性是影响测试结果的关键因素之一。通过分析恶劣环境因子对存储测试仪输出的影响,分别从电路模块、电池和防护壳体几个主要部件进行失效模式分析,并针对性地提出了提高其可靠性的有效方法,详细说明了真空灌封的工艺流程,对存储测试仪的可靠性设计有一定的价值。

强冲击载荷下火箭炮位置伺服系统跟踪控制

针对火箭炮位置伺服系统,提出了一种基于干扰估计的鲁棒跟踪控制策略。考虑火箭炮运行过程中存在的系统参数摄动和复杂外干扰,将两者归为总干扰,采用有限时间干扰观测器对其进行了有效的估计,在此基础上进一步设计了基于指令信号的鲁棒反馈控制器,该控制器中使用指令及指令的导数代替状态反馈信息,从而避免了测量噪声带来的不良影响。通过Lyapunov理论证明了系统的稳定性。仿真结果表明,系统能够实现优良的跟踪性能,验证了控制器和有限时间干扰观测器的有效性。

时变噪声统计估计的自适应UKF目标跟踪算法

针对目标跟踪中非线性滤波精度下降甚至发散的问题,提出了一种时变噪声统计估计的自适应无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filtering,UKF)算法。首先将系统模型和滤波算法修正为适于噪声非零均值时的情况,然后根据极大后验估计原理,推导出一种次优的时变噪声统计估计器,其系数通过指数加权的衰减因子计算得到,最后与传统UKF算法结合形成自适应的滤波算法。仿真结果表明,该算法保证了滤波收敛性,能够对目标进行有效跟踪,而且滤波精度显著提高。

外能源转管自动机机电耦合动力学键合图建模及应用

射速及其稳定性是自动机重要性能指标。通过研究自动机连发射击时的机电特性,采用键合图理论,建立了外能源转管自动机机电耦合动力学键合图模型;在验证模型正确性的基础上,对某外能源转管自动机射速未能达到设计指标及射速不稳定现象进行了仿真分析,提出了减小减速箱传速比和增大电机功率的改进措施。射击试验表明,该模型能较好地指导外能源转管自动机的研究开发,具有较高的应用价值。

基于虚拟样机技术的某舰炮自动机动力学仿真

为了解某舰炮设计时自动机的动力学响应,在对该舰炮自动机工作原理分析的基础上,利用动力学仿真软件ADAMS建立了该自动机的虚拟样机,在建模中弹簧为柔性体,其余所有构件都作为刚体来处理,构件间的接触和碰撞全部用施加实体-实体接触力来模拟。基于虚拟样机对自动机一个射击循环进行了动力学仿真,得到了各个构件的运动曲线,仿真计算得出的后坐位移和后坐速度-时间曲线与实测曲线比较接近,证明所建立的虚拟样机是可信的。

牵引火炮系统效能的动态对比分析

采用毁伤概率和相对效费比指标作为射击效率评估指标,对3种情况(榴弹单炮对单个目标、榴弹炮兵营对集群目标和子母弹炮兵连对集群目标),6类目标(碉堡或暴露步兵、牵引火炮、自行火炮、步兵战车、T72坦克和M1坦克),分别对5种典型牵引火炮的系统效能进行了动态对比,并对结果进行了详细的分析和说明,得出了一些有价值的结论,一定程度上补充和完善了静态对比分析的不足,更充分反映了各火炮的实际作战效能,具有一定的现实指导意义。

基于LabVIEW的双通道正弦机

针对火炮跟踪系统故障诊断过程中使用的机电正弦机存在输入参数范围受限、输出信号精度受元件影响大、操作步骤复杂以及默认参数修改困难等问题,基于虚拟仪器技术和数据库技术,在便携式工控机上设计具有图形化操作界面的双通道正弦机。该系统不仅具有实时发送阶跃、正弦、等速信号的功能,还设计有图形化人机操控界面,用于添加、更新、删除数据库中的运动参数组以及实时观察伺服系统运动,并且本系统设计有可配置的模拟和数字接口,可以推广到多种火炮跟踪系统检测与维修中。

某多管火箭炮发射动力学模型(Ⅰ)

多管火箭炮发射是一个复杂的动力学过程,把它简化为由车体、回转机、起落部分和火箭弹组成的力学系统,采用多体动力学模型,在半约束期,系统简化为11个自由度,在全约束期,系统简化为9个自由度。运用速度矩阵法推导了火箭弹与火箭炮运动相耦合的动力学方程。提出了燃气射流冲击力在迎气面上的积分算法,为分析计算火箭弹离轨时刻的空间姿态和发射架振动提供了理论模型。

一种直接自适应控制方法在某炮控系统中的应用

针对坦克火炮稳定系统提出了一种新的直接自适应控制器设计方法。该方法应用基于CGT的直接自适应控制原理,采用加并联前馈补偿器的方法,将非严格正实的被控对象转化为严格正实的对象,满足了基于CGT的直接自适应控制方法的要求。该算法无需采用辨识系统的参数,算法简单。

消焰剂对模块装药内弹道性能影响分析

结合模块装药的结构特点,分析了消焰剂具有良好作用效果的基本机理。试验验证了模块装药比药包装药具有更好地消除炮口焰的特点。针对消焰剂对内弹道的性能影响,建立了考虑消焰剂影响的经典内弹道数学模型,计算结果表明,所建立的数学模型可以定量分析消焰剂对内弹道性能的影响,为装药结构优化提供有力的分析手段。