21世纪的大、中口径舰炮

未来21世纪海战中的近战突防、指挥控制方式及杀伤手段将发生巨大的变化,舰炮武器系统如不能独立自主作战,不能根据不同的射击目标自动转移反击,不能进行有效的自身防护,很可能在几分钟内就会被敌方所摧毁。因此,作为海军战斗舰艇主炮系统的大、中口径舰炮(203～100毫米)必须要适应未来战场的需要,具有超视距、多模式、多目标     

直接力/气动力复合作用动能拦截弹姿态控制方法

针对直接力/气动力复合作用动能拦截弹的姿态控制问题,建立了拦截弹俯仰-偏航通道短周期运动模型;利用线性二次型最优跟踪控制理论结合姿控固体小火箭点火逻辑设计了复合控制系统,通过分析非线性容限得出了该系统对直接力偏差具有强鲁棒性的结论;姿控回路仿真表明系统具有快速响应特性及良好的跟踪性能,考虑侧喷干扰效应等实际条件的六自由度弹道仿真表明所设计的控制系统能够满足拦截末段直接碰撞要求。     

采用遗传算法的弹托迎风窝结构设计

针对一体化弹丸弹托易分离性和轻质化的设计要求，构建弹托迎风窝参数化外形模型，基于激波和膨胀波理论建立弹托气动力计算模型；以弹托分离加速度和弹托质量综合最优为目标函数，采用遗传算法对弹托迎风窝的外形参数进行优化设计，从而得到弹托迎风窝的优化外形。以中口径尾翼稳定脱壳穿甲弹的弹托设计为例，采用提出的优化设计模型对其迎风窝结构进行优化设计，并采用基于动网格技术的弹托分离仿真模型验证其最优性。仿真结果表明：所提优化模型能够得到最优的弹托迎风窝结构；针对现有的中口径尾翼稳定脱壳穿甲弹，可进一步对其弹托结构进行优化，以提高其分离快速性。     

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。     

粘-弹层合板的阻尼振动和横向应力

应用混合分层理论在板的厚度方向取二次插值函数描述每个数值层内位移沿厚度方向的变化规律,采用三次和四次插值函数描述横向应力沿厚度方向的变化,推导出粘-弹层合板的动力学方程,并得出简支粘-弹层合板自由阻尼振动的解.数值结果不仅与三维结果吻合较好,且能够计算合理协调的横向应力.     

基于Ls-Dyna软件的水下弹的外弹道仿真

针对要计算出水中弹道数据,基于Ls-Dyna软件建立了弹-水耦合模型并进行了仿真,水采用MAT_NULL模型和Gruneisen状态方程,弹采用弹塑性材料即MAT_Plastic_Kinematic模型,并在水-弹之间添加控制耦合的关键字,建立了完整的模型,定义了计算模型。数值仿真结果表明:水下弹速度下降很快,由于升力因素存在偏航现象,同时在弹后空间形成逐步拉长而且径向扩大的空腔,形成负压阻碍弹丸运动。     

基于0-1规划的弹种决策与发射时序优化

对于身管发射武器系统,同一发射单元使用不同弹种完成作战任务时,需要确立合适的弹种决策与最佳的发射时机.提出用O-1变量来描述弹种决策变量.通过时弹种发射机制及武器系统控制特点进行分析,构造多种0-1变量用以描述武器系统作战时序之间的约束关系,建立了弹种发射时序的0-1规划模型,并用LINGO软件实现了0-1规划的求解.给出了典型应用实例,进行了仿真计算,结果表明,该方法简单可行.