圆筒型直线电磁复进机性能与控制特性研究

针对传统液气式复进机易破损漏气、易污染变质、可控性差等问题,提出了一种圆筒型直线电磁复进机。通过对火炮复进过程进行分析,确定了电磁复进机技术要求与关键尺寸参数。设计了圆筒型直线电磁复进机结构,并利用Maxwell软件建立电磁复进机有限元模型,分析了电磁复进机充磁方式和关键尺寸参数对推力特性的影响。建立了电磁复进机数学模型,设计了一种改进型自抗扰控制算法,对火炮复进过程进行控制。仿真结果表明,所设计的圆筒型直线电磁复进机能够满足火炮复进过程需求,改进型自抗扰控制算法实现了火炮复进过程快速准确控制。研究成果为可控式磁阻尼反后坐装置的设计提供了重要理论支撑。     

新型电磁制退机对火炮复进运动的影响分析

新型电磁制退机在火炮复进过程中也会产生电磁阻力,这对火炮复进运动产生了一定的影响。根据电磁感应定律,结合火炮复进运动规律,对火炮电磁制退机在复进过程中产生的电磁复进节制力进行分析,建立火炮电磁制退机复进运动的动力学模型,研究分析了火炮电磁制退机对火炮复进运动规律的影响。根据拟定的理想复进速度变化规律,提出了利用负载阻值调控对电磁复进节制力进行调节的方法并进行分析。结果表明:火炮电磁制退机对火炮复进运动的影响较大,基于负载调控的阻力调控方法能够有效减小其对复进运动的影响,使火炮电磁制退机满足复进要求,同时将复进能量转化为电能。     

火炮用直线发电机性能研究

根据直线发电机原理,结合火炮后坐运动特点,提出了一种火炮用直线发电机设计方案。介绍了火炮用直线发电机基本结构和工作原理,基于永磁直线发电机电磁学模型与火炮后坐运动的动力学模型建立了火炮用直线发电机的数学模型,推导了火炮用发电机感应电动势和电磁阻力的理论计算公式,并建立二维有限元模型进行仿真计算,具体分析了火炮用直线发电机感应电动势,电磁阻力以及电能后处理等主要性能的运行特点,为火炮用直线发电机的优化设计提供了理论依据。结果表明,火炮用直线发电机能够将火炮后坐能量转化为电能再利用,有利于提高火炮能量利用率。     

火炮后坐复进运动动态检测与模糊评估

射击后火炮后坐、复进运动检测与评估是火炮发射安全性、动作可靠性与射击精度的保证。通过检测火炮射击时后坐、复进位移与复进机压力信号，并应用小波变换算法对测试信号进行滤波，分析得到火炮后坐位移与复进到位速度值；应用模糊理论建立了火炮后坐、复进运动动态模糊评估模型，并评估该火炮的实际射击状态。用实例验证了动态模糊评估模型及结果的正确性及有效性，结果表明该方法简单实用，符合实际射击情况，为火炮后续故障诊断奠定了基础。     

漏液对火炮性能的影响仿真及灵敏度分析

基于ADAMS建立了用于仿真火炮漏液故障影响的虚拟样机模型,仿真结果与试验数据对比,验证了虚拟样机建立的可信性。通过相对灵敏度分析,获得了驻退机漏液和复进机漏液对火炮工作性能指标的影响程度,仿真得到了驻退机漏液和复进机漏液的变化阈值。     

某舰炮独立抽筒机构与炮闩运动匹配性分析

根据某舰炮故障排除和结构改进要求,针对独立抽筒机构与炮闩运动匹配性问题,建立了计算模型;得出了复进抽筒过程中抽筒子转角与转速随炮身复进位移和复进时间的变化曲线,以及复进开闩过程中炮闩位移与速度随炮身复进位移和复进时间的变化曲线;分析了抽筒子与炮闩在挂闩过程中相对位置和相对时间的匹配性,从空间位置和时序角度来说,能实现可靠挂闩.分析结果能够为舰炮维修保障、结构改进提供技术支撑.     

火炮后坐能量转换装置动力学特性研究

利用直线发电机技术将火炮后坐动能转换为电能再利用,设计了一种新型火炮后坐能量转换装置。基于等效磁路法和虚功原理推导出该型直线发电机电磁力的解析公式;按照火炮后坐运动规律建立火炮后坐能量转换装置动力学模型;并结合有限元法对装置电磁场模型进行分析,研究分析了该装置的电磁阻力特性和动力学特性;提出了一种利用可调电阻对火炮后坐能量转换装置电磁力进行调控的方法,并进行仿真验证。结果表明,该种方法能够有效的对电磁阻力进行调控,为火炮后坐能量转换装置进一步应用提供依据。     

基于虚拟样机的自行火炮发射动态性能研究

利用ADAMS/ATV和Pro/E建立某型自行火炮射击时的多体系统动力学模型,采用第一类拉格朗日方程建立系统的动力学方程.该模型由249个刚体组成,共有1275个运动自由度.将发射时的外载荷施加于相应位置进行仿真,计算得到火炮后座复进的运动规律,结果表明虚拟样机模型后座复进位移和速度的变化符合火炮实际后坐复进规律.     

基于高电负荷直线电机的电磁输弹技术研究

为实现大口径火炮输弹机构的轻量化和小型化,根据惯性输弹工作原理,采用以直线电机为核心的电磁输弹方式进行弹丸装填。针对短时间歇式的输弹工作特点,开展适用于输弹的高电负荷直线电机设计,以降低输弹机构的质量和体积。基于虚拟样机仿真建立电磁输弹机构动力学模型,并结合电机参数进行输弹动力学仿真,结果表明,在最大射角下以直线电机为核心的电磁输弹机构可使弹丸具备可靠的卡膛速度,且相比于常规电负荷输弹机构,高电负荷输弹机构的质量降低了58.9%,体积降低了53.6%。基于高电负荷直线电机的电磁输弹方式可为输弹机构轻量化和小型化设计提供参考。     

基于极度梯度提升模型的火炮身管寿命预测

为提高火炮身管寿命预测的精度,将身管内径磨损量作为寿命预测指标,提出基于极度梯度提升(XGBoost) 模型的火炮身管寿命预测算法。以火炮弹射数为输入,身管内径磨损量为输出,通过集成多个弱学习器反复训练来 拟合前一个弱学习器预测值与实际值之间的残差,从而生成强学习器,并通过在损失函数后加入正则化项及采用剪 枝技术降低模型过拟合的风险。基于某型火炮实测数据进行验证,结果表明：该模型不仅有效解决了火炮弹射量与 身管内径磨损量之间的映射关系,且相比支持向量机、BP 神经网络、灰色模型等现有算法显著提升了身管寿命预测 精度。     

导弹姿控舱体在复杂载荷作用下的强度分析

姿控舱体是动能拦截弹的关键部件.使用Patran和Nastran有限元软件对姿控舱体进行了在弯矩、轴向力、剪切力和脉冲发动机推力等组合载荷作用下的强度分析.得到并分析了不同组合载荷作用下的姿控舱体最大应力的计算结果.计算结果表明:脉冲发动机的组合工作方式是影响姿控舱体强度的最主要影响因素;安装了压紧盖和脉冲发动机的姿控舱体能够在最大的临界组合载荷下安全工作.     

液体发射药火炮加注系统仿真

依据液体发射药火炮加注系统的性能要求,设计了采用三环控制结构的永磁直线同步电机位置伺服系统对定量液压缸活塞位置进行控制,实现可变装药量并精准加注。在AMESim及MATLAB/Simulink仿真平台下分别对液压系统和直线电机位置伺服系统建立仿真模型,对加注系统进行联合仿真,分析了仿真结果,为液体发射药火炮加注系统的应用设计及分析提供了有价值的参考。     

以火药为能源的炮口式火炮动态后坐技术研究

在分析国内外以火药为能源的火炮动态后坐技术现状的基础上,设计了置于火炮炮口处的火炮动态后坐发生装置。以某型地面火炮为例,建立了该方法的内弹道计算模型,并进行了内弹道方程组的诸元解算,并以某型地面火炮炮身为研究对象,基于有限元仿真软件ABAQUS对火炮动态后坐过程中的火炮身管进行了有限元仿真,同时也进行了多次以火药为能源的火炮动态后坐试验。仿真和试验结果均证明,结构设计合理、可靠,满足火炮动态后坐性能检测要求。     

永磁式电磁阻尼器磁性能解析计算及阻尼特性分析

Halbach永磁阵列作为一种新型的永磁体排列形式,以其优异的磁场利用率和自屏蔽性能逐渐受到广泛关注,以该永磁阵列为结构基础的电磁阻尼器相较于其他的结构形式表现出更好地磁场性能。以Halbach永磁阵列电磁阻尼器为研究对象,分析它的阻尼特性。首先根据阻尼器的结构形式建立了相应的数学分析模型,并利用分层理论对其进行了解析推导,同时建立有限元模型,并进行了互相印证。计算结果表明,初级与次级相对速度到达临界速度值时电磁阻尼力最大,若相对速度继续增大电磁阻尼力反而减小。通过引入火炮后坐运动方程,分析强冲击载荷下电磁阻尼器的电磁阻尼力、后坐速度和后坐位移规律,确保在后坐过程中后坐速度不超过临界速度。通过有限元法研究了不同气隙宽度和内筒厚度对电磁阻尼力的影响,结果表明电磁阻尼力随着气隙宽度的增大而减小,内筒厚度过大会导致电磁阻尼力曲线呈现出“马鞍”型。合理地选择结构参数能够避免退磁现象,确保所设计的电磁阻尼器能够满足使用要求,为电磁阻尼器的设计提供了参考。     

基于知识重用的火炮快速设计原型系统开发

为提高火炮设计效率,提出一种基于知识重用的火炮设计技术,开发了火炮快速设计原型系统。分析原型系统需求,进行系统框架设计与功能模块划分,将案例推理、神经网络参数预测、参数化设计等技术依次进行知识组件、流程模板封装,调用模板配置火炮快速设计流程,实现原型系统的开发。以火炮复进机快速设计原型系统开发为例,验证了火炮快速设计原型系统的可行性。原型系统的开发,实现了基于知识重用的火炮快速设计,更新了火炮设计方式。     

炮射云爆弹射击效能分析

为提高炮兵指挥员科学运用云爆弹精确筹划火力的能力,需先摸清其射击效能。通过分析炮射云爆弹的作用机理与特点,构建营、连和单炮射击误差模型、典型目标模型和毁伤概率模型,计算出在不同射击单位发射不同弹药消耗量的情况下,对地堡群目标的可达毁伤程度。结果表明：3种射击单位对目标的毁伤概率均随弹药消耗量的增加而增大,近似呈线性关系。该分析对于炮兵指挥员及其指挥机关精确筹划火力、科学运用弹药和正确进行火力分配具有重要借鉴价值。     

轻型车载火炮二维后坐动力学研究

针对车载火炮轻量化技术中的后坐阻力控制问题,开展了二维后坐系统动力学研究.通过后坐运动分析,建立了二维系统运动微分方程,结合车载火炮射击工况,进行了受力分析,进而建立了轻型车载二维后坐火炮的发射动力学模型,并进行了仿真计算.分析结果表明,采用二维后坐系统能够有效减轻火炮后坐阻力.     

高炮弱相关射击误差的毁歼概率计算模型

为精确计算高炮的毁歼概率,建立了弱相关射击误差状态方程,以严格的数学演绎推导了命中概率递推计算模型,即0-1毁伤率下的毁歼概率递推计算模型,并给出了有限取值的误差界。将算例结果和现有方法进行比较,表明包括国家军用标准GJBZ 20499—98在内的误差模型转换法均有明显偏差,此偏差对于多身管高炮尤为明显。     

基于射表拟合的脱靶量计算模型

射表是采用射击试验与理论计算相结合的方法编制的,是最符合弹丸运动特性的。利用射表这一优势,提出了基于射表拟合的弹丸运动模型,在此模型的基础上提出了脱靶量计算模型;并以某型高炮为例进行仿真计算,验证了所提计算模型的有效性。