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。     

Study on performance degradation and failure analysis of machine gun barrel

An increase in the use of the gun barrel will cause wear of the inner wall, which reduces the muzzle velocity and the spin rate of the projectile. The off-bore flight attitude and trajectory of the projectile also change, affecting the shooting power and the accuracy. Exterior ballistic data of a high-speed spinning projectile are required to study the performance change. Therefore, based on the barrel's accelerated life test, the whole process of projectile shooting is reproduced using numerical simulation technology, and key information on the ballistic performance change at each shooting stage are acquired. Studies have shown that in the later stages of barrel shooting, the accuracy of shooting has not decreased significantly. However, it is found that the angle of attack of the projectile increases as the wear of the barrel increases. The maximum angle of attack reaches 0.106 rad when the number of shots reaches 4300. Meanwhile, elliptical bullet hole has appeared on the target at this shooting stage. Through combining external ballistic theory with simulation results, the primary reason of this phenomenon is found to be a significant decrease in the muzzle spin rate of the projectile. At the end of the barrel life, the projectile muzzle spin rate is 57.5% lower than that of a barrel without wear.     

基于混沌量子粒子群的舰炮身管多目标优化研究

舰炮的炮口扰动是影响舰炮射击精度的重要因素。为了减少舰炮的炮口扰动，优化身管结构，建立了柔性身管的有限元模型并将该模型的模态计算结果与模态试验测试值进行对比,证明建立的柔性身管有限元模型是有效的。提出了混沌量子粒子群算法与动力学联合优化的方法，进行身管和炮口的多目标优化，优化结果表明：优化后的炮口中心的线速度、角速度和角位移与优化前相比显著减小，身管质量有所降低，结构更加合理，该优化方法有效可行，为下一步全炮总体优化设计提供了一定的借鉴。     

12.7mm高射机枪模态试验与分析

本文利用实验模态分析技术和有限元法研究机枪—土壤系统的动态特性,通过模态试验获得机枪在硬质土壤支撑条件下的低阶模态信息,据此对机枪有限元模型的边界条件进行模拟,并从动力学角度分析影响射击精度的主要因素,为进一步研究机枪结构动力修改和质量评估提供依据,     

速射转管炮射击精度的影响因素及对策

速射转管炮作为近程反导武器系统的重要一员,射击精度影响着其最终防御效果,通过对速射转管炮特点及其射击偏差机理的分析,研究了转管炮射击过程中身管转速、弹丸初速等多种因素对射击精度的影响,并在转管炮初始设计、弹道模型和校射等方面提出了修正误差、提高射击精度的方法。     

轮式突击炮行进间射击炮口振动分析及稳定控制

为了研究不同因素对炮口振动的影响规律,建立了轮式突击炮行进间射击多体动力学模型,并与试验结果对比验证了合理性。路面谱采用谐波叠加法建模,在不同路面条件和火线高情况下进行了仿真计算,获得了两种因素对行进间射击炮口振动的影响规律。构建了垂向稳定器模型,进行了联合仿真,对比了有、无稳定器两种情况下的炮口振动。结果表明:炮口振动幅值随路面粗糙度增大而增大;火线高对炮口振动的影响是非线性的;垂向稳定器能有效控制炮口振动,相较于无稳定器情况,开炮前炮口最大高低角和高低角速度幅值分别降低了94.1%和97.4%,开炮后炮口最大高低角振动幅值降低了16.2%。该研究对轮式突击炮的总体设计起到了一定理论支撑,具有重要工程应用价值。     

身管柔性化对火炮动力后坐试验的影响研究

为研究火炮动力后坐试验过程中身管变形对火炮后坐复进运动的影响,以某自行火炮火力部分作为研究对象,基于多体动力学和有限元方法,构建了考虑身管柔性化的火力部分刚柔耦合动力学模型。该模型中,炮膛合力以样条函数的形式直接作用在炮口前端。通过仿真,对比火炮后坐部分最大后坐速度、最大后坐位移以及最大后坐速度时的后坐位移和时间的仿真值与实弹射击过程中的试验值,结果表明,采用冲击的方式进行火炮后坐模拟试验时,身管柔性特征对火炮后坐复进特性影响较小,也证明冲击式火炮后坐试验装置的研制可行性。     

舰炮火控技术在弹道修正弹中的应用

针对国外基于GPS定位系统的弹道修正弹及相关火控技术的发展情况,分析和研究了弹道修正弹的控制特点和火控原理,提出了在基于卫星定位的弹道修正弹中应用舰炮火控成熟技术,完成弹道参数计算、弹道外推预测和弹道修正控制等功能的设想,可为舰炮火控技术在基于卫星定位的弹道修正弹中的应用提供技术参考。     

大口径火炮身管热弯曲计算与试验

建立火炮在阳光照射下身管上下表面温度场、热弯曲及炮口角的计算模型。以某大口径长身管火炮为实例,计算该炮的炮口弯曲量与炮口角,进行自然阳光照射与环境模拟条件下的热弯曲试验,验证计算模型与计算结果的正确性与可信性;提出通过测量身管上下表面温度快速求取火炮身管不同环境温度及温差下的弯曲量与炮口角的工程应用方法。     

身管自重弯曲对射击精度的影响分析与修正

运用有限元方法计算出身管在自重作用下不同射角时炮口端的弯曲度，得出炮口角随射角的变化关系，分析身管自重弯曲对火炮射击精度的影响，并建立身管弯曲的修正模型。证明身管的自重弯曲是影响射击精度的不可忽略的因素，提出了一种计算弯曲度和修正射击的方法。     

防暴发射器身管长度优化研究

为解决某型防暴发射器身管设计不合理导致有效射程短的问题,以仿真设计的方法,运用Matlab计算软件对其进行了内弹道模拟仿真,获得了不同身管长度下该防暴发射器的膛压和速度曲线,确定了最优身管长度。然后利用ANsYs有限元分析软件,对延长身管后的模型进行了强度校核。仿真结果和实弹数据表明：防暴发射器身管长度设计合理,有效提高了其实际射程和作战效能,研究工作优化了防暴发射器的设计。     

基于改进支持向量回归机的火炮身管寿命预测

为准确预测火炮身管寿命终止时火炮射弹数,根据射击过程中火炮身管磨损量与身管寿命特性,分析了身管膛线起始部磨损量与身管射弹数之间的关系,提出了支持向量回归机算法,并采用遗传算法进行模型优化改进,得到火炮身管寿命预测最优模型。结合两种类型火炮的身管数据,利用该模型对身管寿命进行预测,并与原始支持向量回归机进行对比,通过分析可知改进的支持向量回归机预测效果好、精度高,为火炮在实际应用中身管的寿命预测提供了新的思路。     

双门式炮闩膨胀波火炮内弹道建模与仿真

根据膨胀波火炮的发射原理，针对两种不同开闩方式分别进行讨论，着重对最新设计研制的双门式炮闩膨胀波火炮进行内弹道建模与仿真，并将仿真结果与同型号常规封闭火炮的内弹道性能进行对比。结果表明，在相同装填条件下，膨胀波火炮在不影响弹丸初速的前提下能大幅度减小火炮后坐冲量和身管温度。     

某自动步枪身管内膛破坏特点研究

通过枪管的寿命试验,获取该枪的寿命值。利用MATLAB进行二项式曲线拟合,得到枪管的初速预测模型,并根据内膛表面形貌和断面形貌的显微图像,找出内膛破坏的特点及枪管寿终原因,为今后身管武器研究提供一定的借鉴作用。     

速射转管炮射击校正方法

速射转管炮的使用成功地解决了射速高、寿命长、后坐力小三者之间的矛盾,但另一方面也给舰炮火控系统带来了新的问题。在分析转管炮对弹丸运动影响的基础上,重点描述了速射转管炮射击校正的方法。     

考虑自重挠度的火炮试验装置身管稳定性校核研究

针对炮口强冲击条件下身管可能出现失稳的问题,将某型火炮试验装置身管近似为一端固定、一端铰支的九阶梯变截面构件．基于有限元软件平台,提取身管各截面在重力作用下的挠度,建立具有初始挠度的身管有限元模型,并验证其在冲击条件下的稳定性．该研究结论为炮口冲击式火炮试验装置的可行性论证提供了科学依据．     

基于有限元模型的机枪结构动态特性仿真

在对机枪进行结构设计时,了解机枪的固有频率和射击载荷作用下的动态响应特性对整个武器射击精度的影响十分必要。利用有限元分析软件对某机枪模型进行模态仿真分析,进而得出该武器对射击精度影响较大的部件。同时对机枪在射击载荷作用下的动力响应特性进行仿真计算,阐述了在机枪结构设计时频率匹配、射向一致的必要性,为机枪结构动力修改提供了理论依据。     

用阳线磨损量表征火炮初速减退量

用药室增长量预估线膛火炮初速下降量精度很低,根据火炮身管烧蚀磨损特点,本文提出了用身管严重磨损段阳线磨损量表征火炮初速减退量,在130mm加农炮上所做试验表明,用该方法可提高大口径火炮初速下降量的预估精度。     

电磁发射弹丸飞行弹道仿真

针对电磁发射弹丸飞行弹道进行仿真研究，在建立刚体六自由度飞行弹道模型的基础上，采用时频分析和涡流分析方法，建立电磁-动力学耦合模型分析弹丸出膛时由于膛内振动带来的炮口扰动，采用动网格技术建立电磁-气动耦合模型分析弹托分离产生的气动扰动，从而得到了电磁发射弹丸的飞行弹道模型。以得克萨斯大学先进技术研究所设计的IAT-HVP为例，仿真分析了弹丸以1117 m/s初速、0°射角出膛时弹丸出口扰动对弹体速度和气动特性的影响，并得到其飞行200 m的弹道曲线。仿真结果表明，受电磁发射一体化弹丸出口扰动的影响，弹体落点相比理想弹道产生了24%的偏差，其中炮口扰动引起的偏差最大，其次是弹托分离。