基于随机动力学的火炮射弹散布评估

火炮射击时由于炮口振动参数的大小直接影响着射弹散布，在考虑内弹道诸元随机性的基础上，借助ADAMS／Insight对火炮的炮膛压力进行了随机模拟。基于所建立的火炮虚拟样机模型，采用随机动力学理论，进行炮口随机响应分析。通过建立射弹散布与炮口振动的函数关系进行射弹散布的评估，实现了从武器系统诸元的统计特性到装备性能的评估。     

遥控武器站总体结构参数优化研究

为减小遥控武器站炮口扰动以提高射击精度,建立了遥控武器站部分机构参数化三维模型、有限元模型和刚柔耦合动力学模型。基于多学科集成优化软件ModelCenter进行了系统集成,以减小炮口扰动为目标,建立了遥控武器站总体结构参数优化模型。采用多目标遗传算法对总体结构参数进行了优化,优化后炮口振动状况明显改善,与位移相关的起始撼动和与速度相关的起始扰动分别较原方案降低了17.05%和19.04%。     

考虑高低机碟簧缓冲作用的火炮动力学分析

根据高低机中存在碟簧缓冲装置的实际问题,将其引入到齿轮齿弧接触/碰撞的火炮动力学模型中,以某牵引火炮为研究对象,建立其12自由度多体动力学模型,研究在碟簧作用下炮口的扰动问题,研究结果表明：引入缓冲装置后,炮口的扰动情况加剧,扰动频率下降,齿轮齿弧的接触力下降,为高低机、齿轮和齿弧的设计提供依据。     

上架结构参数与弹丸起始扰动映射关系的研究

为有效提高超轻型火炮射击密集度,探索了某薄壁箱型上架多个结构参数组合对弹丸起始扰动的影响规律。以上架外形尺寸、板厚等结构参数为对象,基于最优拉丁超立方方法,筛选得到影响弹丸起始扰动的上架关键结构参数并构建基因组;基于弹炮耦合结构动力学模型,分析了上架结构参数与弹丸起始扰动相关参量多对多的映射关系。根据映射关系,进一步分析不同板厚组合对弹丸起始扰动的影响规律。研究结果表明：在多对多映射时,不同板厚组合对弹丸起始扰动的影响呈非线性,上架侧板和围板的板厚参数是影响弹丸起始扰动的关键因素。采用特定的结构参数组合的上架可以有效降低弹丸起始扰动,为火炮总体设计中使用组合参数设计方法提供了依据。     

火炮身管锥度对弹丸起始扰动的影响分析

火炮身管设计时,根据强度理论有一段圆锥段,身管圆锥段锥度的大小影响近炮口段身管刚度的大小,刚度大小对于弹丸起始扰动的影响规律值得进行研究。针对这一问题,建立某大口径火炮弹炮耦合全炮动力学有限元模型,计算不同工况下锥度为c=0°、c=0.38°、c=0.73°和c=1.17°时弹丸膛内的运动规律。分析结果表明,对建立的某大口径火炮而言,在保证身管质量、质心不变的前提下,身管锥度越小,即身管近炮口段越粗,身管近炮口段刚度越大,越有利于减小弹丸起始扰动。     

基于耳轴轴承非线性的炮口响应分析

针对火炮耳轴轴承接触的非线性问题进行研究,推导了耳轴轴承接触刚度计算式,提出在ADAMS中考虑间隙和接触非线性的转动铰建模方法．基于多体动力学和接触理论,建立考虑耳轴轴承间隙的某自行火炮发射动力学模型,并对不同间隙水平下的炮口垂向扰动情况进行分析．仿真结果表明：由于非线性的存在,随着间隙水平的增加,3个垂向扰动指标（角位移、速度、角速度）并非单调或线性变化,但其在取值区间上存在一个平稳值（0．22-0．28mm）,耳轴间隙在该范围内能够保证射击精度的稳定性．     

火炮模拟试验装置波形发生器参数试验设计

通过高速大质量块冲击炮口来推动火炮后坐是一种技术可行的火炮后坐模拟试验方法。为保证该模拟试验方法精度,基于ABAQUS软件建立了火炮模拟试验装置及力学模型;基于橡胶试样的拉伸、压缩试验得到橡胶材料的应力应变关系,建立了波形发生器的超弹性模型;选取波形发生器左右两个橡胶块的直径、硬度及厚度等结构参数为试验因素,根据火炮动态特性的平均及最大误差建立了目标函数,通过均匀设计试验获取了一组最优的结构参数,为火炮模拟试验装置的工程设计提供了依据。     

土壤参数改变对火炮射击性能影响的仿真研究

建立某型火炮的虚拟样机模型,通过改变土质介质刚度,形成了不同的土质情况,并在此基础上进行火炮发射仿真试验,测取火炮炮架间关键部位的受力情况及炮口中心点在炮口平面内的位移情况,将仿真结果进行对比分析,研究土质变化对火炮射击性能的影响。     

基于PSD的炮口扰动测试方法

针对火炮性能测试时难于实时、准确测量炮口扰动的问题,提出了一种基于光电位置传感器（Position Sen-sitive Detector,PSD）的炮口扰动测试方法。采用光学杠杆、激光脉冲调制、高精度光电位置传感器、高速数据采集技术,以及所建立的PSD测量炮口角数学模型构建炮口角测量系统,可有效消除炮口闪光、外界自然光及蚊虫干扰,具有较高的灵敏度、精度和可靠性。     

基于刚柔耦合的坦克炮发射动力学仿真分析

炮口扰动是影响坦克炮射击精度的重要因素，为研究弹丸出炮口瞬间的炮口扰动规律，基于多体动力学与有限元方法构建了坦克刚柔耦合的全车动力学仿真模型，该模型考虑了身管的柔性特性，对身管进行了模态分析，得到了身管的模态中性文件。通过仿真，对比了后坐部分最大后坐位移与最大后坐速度的试验值与仿真值，对刚柔耦合模型的仿真结果进行了验证。在此基础上，分析了刚性身管和柔性身管对炮口扰动的影响，结果表明：考虑身管柔性特性的刚柔耦合模型能够有效提高坦克炮射击仿真精度。