基于弹丸初速的火炮装药号辨识仿真

为了用弹丸初速来辨识火炮装药号,基于MATLAB建立了某型火炮的内弹道计算仿真模型,分析了火炮实际使用过程中变化参量如装药号、药室增长量、药温、弹重对弹丸初速的影响。研究表明,仅通过弹丸初速不能有效地对火炮装药号进行辨识。提出了基于弹丸初速、药温并考虑药室增长量变化阶段的火炮装药号辨识方案,基于仿真数据和人工神经网络建立了辨识模型,仿真试验表明,该模型对火炮装药号的辨识正确率达到100%。     

火炮反后坐装置密封件工作压强数值仿真

导致火炮反后坐装置密封件失效的关键参数是密封件的工作压强.在反后坐装置和内弹道模型基础上,通过数值仿真方法,获得了某型火炮工作过程中驻退机和复进机各腔室压强变化曲线。分析了火炮使用过程中装药号、药温、射角、弹重、药室增长量、节制环内径磨损量、液体温度等参数对压强峰值的影响,最后给出了各因素综合作用下压强的最大峰值。     

基于数值仿真的某型火炮身管设计压力曲线系统分析

火炮身管设计压力曲线给出火炮发射过程中身管各截面承受的最大压力,是设计身管壁厚的依据。高低温压力法只考虑了装药温度变化对膛压的影响,从系统的角度考虑,装药质量、药室增长量、弹丸质量变化也会对膛压造成影响。通过对某型火炮内弹道模型进行数值仿真,分析上述因素变化对膛压和身管设计压力曲线的影响,并给出了各因素综合作用下的身管设计压力曲线。研究表明,装药质量、装药温度和药室增长量变化均对膛压有较大影响;装药质量和装药温度直接影响身管设计压力曲线的组成。     

温度对火炮反后坐装置工作性能影响数值仿真

温度对火炮后坐装置工作性能影响十分复杂,基于某型火炮的内弹道和反后坐装置后坐反面问题模型,采用数值仿真方法,系统分析了装药温度、驻退机温度、复进机温度单个变化和同时变化对火炮后坐阻力和后坐长度的影响。研究表明:装药温度和驻退机温度变化对火炮后坐阻力和后坐长度影响较大;火炮首发射击和连续射击时,后坐阻力峰值和后坐长度与温度之间并不是单调的增减关系;火炮连续射击可以达到更为苛刻的极限射击条件。     

火炮炮膛合力简化数值仿真

为简化计算,目前火炮炮膛合力计算时假定药室和坡膛内压强与膛底压强相同,这种简化必然存在误差。以某型火炮为对象,考虑药室和坡膛内膛压的曲线分布特性,用数值仿真方法研究了简化炮膛合力的误差以及由此引出的火炮后坐参数的计算误差。研究表明,采用简化计算方法,某型火炮的炮膛合力最大值减小5.2%,后坐长度减小7.9%,后坐最大速度减小5.4%,后坐阻力最大值减小10.9%;通过系数修正,上述参数的变化可控制在0.5%以内。研究为火炮精细化设计和保障提供了参考。     

基于数值仿真的火炮身管压坑允许深度曲线精细化研究

火炮身管压坑允许深度曲线是战场判定受损身管能否继续使用的依据。在分析身管压坑允许深度曲线成因基础上,借助数值仿真方法研究了火炮射击条件变化对压坑允许深度曲线的影响。研究标明:目前使用的火炮身管压坑允许深度曲线存在较大的安全裕度,容易引起战场误判;不同射击条件下身管压坑允许深度曲线是不一样的;装药温度、装药号和药室增长量对身管压坑允许深度曲线有较大影响。     

基于系统模型的某大口径自行火炮抽气装置效能问题研究

针对大口径自行火炮普遍存在的抽气效果不佳的问题,建立了包括内弹道模型、反后坐装置模型和抽气装置抽气效能模型的某大口径自行火炮抽气装置系统模型。基于该模型全面地分析了影响自行火炮抽气装置效能的因素,这些因素既包括使用条件方面的装药号、温度和射角,也包括火炮自身技术状况方面的复进机气压、驻退机液量和驻退机节制环磨损量,结果表明,抽气装置很难在这些因素综合作用下可靠抽气。从抽气效能最差的使用条件出发,在分析各结构参数变化对抽气装置效能影响的基础上,给出了一种抽气装置结构改进方案,使该火炮的抽气效能得以大幅度提高。     

弹性胶泥冲击加载缓冲器设计

在进行火炮后坐运动动态模拟实验时,为了使被试火炮产生与实弹射击相同的后坐动态响应,需要对冲击加载载荷进行控制。通常可在冲量发生器和后坐部分之间加装缓冲器,利用缓冲器的刚度特性,控制传递到后坐部分的载荷,以实现与火药燃气形成的炮膛合力相同的变化规律。根据火炮后坐动态模拟实验的需求,应用新型弹性胶泥材料,设计了用于冲击载荷控制的加载缓冲器。利用被试火炮后坐运动的数学模型,在MATLAB/Simulink中建立了后坐动态模拟试验的仿真模型,对后坐运动及缓冲器参数进行了仿真计算。仿真结果表明,弹性胶泥缓冲器可以较好地实现火炮发射的炮膛合力,满足火炮后坐动态模拟实验的要求。     

基于仿真的某型火炮极限射击条件研究

火炮极限射击条件用于考核火炮在最严酷射击条件下的工作情况,传统火炮极限射击条件是在对影响参量定性分析基础上,依据经验大致确定的。为准确确定某火炮的极限射击条件,将内弹道模型和火炮反后坐装置模型结合起来,建立了系统的火炮射击数值仿真模型,在仿真的基础上,首先分析了相关参量对射击条件的影响;而后用人工神经网络拟合仿真计算以减少仿真时间、用模拟退火和基因算法等优化算法对射击条件进行优化,得到了极限射击条件;最后,计算了极限射击条件位置各影响参量的灵敏度。     

某火炮复杂反后坐装置工作特性仿真分析

某型火炮的反后坐装置包括驻退复进机和驻退机,结构十分复杂。为深入了解该装置的工作过程和主要影响因素,在分析该火炮后坐装置反面问题理论基础上,基于MATLAB语言编写了其反面问题仿真程序,通过仿真获得了该炮工作过程中的运动学和动力学参量,并分析了火炮实际工作过程中射角、温度、漏液、漏气等对火炮工作特性的影响。研究表明,后坐制动时,驻退机和驻退复进机都起了较大的作用,复进制动时,主要是驻退机起作用;驻退液温度、反后坐装置中的节制环内径磨损对火炮后坐长度和后坐阻力有较大影响。     

基于Simulik的火炮反后坐装置反面问题计算

火炮反后坐装置反面问题计算是火炮设计的重要环节,Simulink是基于Matlab软件的图形化建模仿真工具,为尝试Simulink用于火炮反后坐装置反面问题的可行性,在分析该问题计算模型基础上,搭建了某型火炮相应的Simulink模型框图,通过仿真得到了理想的计算结果,说明了Simulink用于火炮反后坐装置反面问题计算的有效性。同时,比较了Simulink建模和m文件建模的优缺点,指出Simulink在模型直观性、仿真参数选择和变量观测上具有很大的便利性。最后给出了Simulink建模的若干建议。     

磁流体行为指数对磁流变冲击阻尼器性能的影响

根据应用于火炮的冲击型磁流变(MR)阻尼器的特点,基于Herschel-Bu lkley本构模型,建立了某25 mm火炮磁流变后坐阻尼器的平行板一维层流模型,获得了不同磁场作用下阻尼力随活塞速度的变化规律。根据某单管25 mm火炮的后坐运动方程,计算了不同MR流体行为指数下,火炮的后坐位移和后坐速度,评价了MR流体行为指数对后坐阻尼器行为的影响。     

基于虚拟样机技术的火炮故障仿真及应用研究

通过分析火炮后坐过程,提出了表征火炮工作性能的三个指标。将虚拟样机技术引入武器装备故障仿真研究领域。结合Fortran语言编程,基于ADAMS建立了火炮虚拟样机。在建立典型故障模型的基础上,利用虚拟样机对各故障模式下的火炮性能进行了仿真。通过引入半相对灵敏度分析方法,得出节制环磨损是影响火炮性能重要因素的结论。最后,根据火炮极限射击条件,仿真获得了火炮安全工作时节制环磨损阈值,为火炮预防性维修提供了科学参考依据。     

火炮身管-反后坐装置集成优化设计方法研究

为减小火炮发射时的后坐阻力,同时减小火炮身管质量,以节制杆结构参数、身管结构参数和内弹道装药参数为设计变量,以身管刚度、强度、寿命、弹丸初速等为约束,建立火炮身管-反后坐装置集成优化设计模型,并采用两种优化方法进行优化,再比较其结果。首先,采用加权组合法将两个目标函数归一为单个目标,应用模拟退火算法进行优化设计,优化后,后坐阻力减小53%,身管质量减小28%。其次,基于Pareto最优理论,采用遗传算法进行优化设计,获得了Pareto最优解集,给设计者提供了更多优化方案;根据工程经验,选取一组优化解,结果发现,对比原设计,后坐阻力减小504%,身管质量减小98%。研究表明,基于Pareto最优理论和遗传算法可以获得更好的优化方案。该研究提供的集成优化模型和算法为火炮身管-反后坐装置一体化设计提供了新方法。
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