摘要：为研究小口径高炮修正弹在脉冲作用下的运动特性,建立弹丸的复攻角和复偏角方程。将脉冲作用过程分为脉冲直接力作用和脉冲引起的气动力作用两个过程。分别推导两个过程的复攻角和复偏角方程的解析解,得到速度平均偏角的表达式,分析速度偏角的产生机理。通过与数值解的仿真对比,验证了解析解的正确性。研究结果表明:对于尾翼稳定弹丸,脉冲发动机应安装在弹丸质心之前,可使单个脉冲发动机产生的速度方向改变量最大;脉冲引起的气动力作用对弹丸速度方向的影响远大于脉冲直接力作用的影响;脉冲作用会在垂直于脉冲发动机推力方向上产生速度增量。研究结果可为小口径高炮修正弹的总体设计和制导方法优化提供参考。

摘要：为了提高导弹突防能力并有效打击目标,对同时实现攻击时间和攻击角度控制的导引律进行了研究。基于一种以数据驱动为核心的方法,将导引过程分为第一阶段攻击时间控制和第二阶段攻击角度控制。根据攻击角度控制导引律生成驱动数据,采用人工神经网络技术建立了剩余飞行时间映射网络,据此求得攻击时间控制阶段的攻击时间误差。基于比例导引法,利用攻击时间误差设计出攻击时间控制导引律,从而使导弹同时实现攻击时间和攻击角度控制。仿真结果表明,所提出的导引律在不同条件下均能有效实现攻击时间和攻击角度控制,与现有文献相比,最大过载减少约43%,需用控制总能量减少约46%。

摘要：为提高弹用固体燃料冲压发动机的工作性能和优化设计效率,提出一种与弹内有限空间适配的发动机性能预测及优化方法。采用带转捩的剪切应力输运和涡概念耗散方程,建立其内弹道计算模型,获得流场结构与性能参数;在此基础上,基于支持向量回归方法构建了发动机性能参数的预测模型,并结合改进非支配排序遗传算法对发动机结构进行优化。研究结果表明:新建立的内弹道计算模型,可较好地模拟发动机内燃烧与流动过程;构建的预测模型可靠性较高,与高可信度模型相比,最大相对误差小于3%;发动机结构优化后,燃烧室缩短了13.88%,补燃室增长了13.50%,燃烧效率、推力和比冲分别提高12.02%、24.22%、20.28%。

摘要：为了降低水下炮的发射阻力,基于气幕式发射原理设计了一种带螺旋沟槽结构的新型火炮身管,通过身管内壁上开设的4条螺旋沟槽实现水下炮低阻高速发射。建立了水下炮气幕式发射排水过程的非稳态三维两相流模型,并验证了模型的合理性,在此基础上,开展螺旋沟槽结构排水过程的数值模拟,并对比分析了直沟槽和螺旋沟槽结构对气幕排水的影响。结果表明:在扩展初期,4股燃气射流沿螺旋沟槽结构进行周向旋转和径向快速扩展;随后射流间相互干涉,逐渐汇聚;最后,4股射流形成柱状气幕,开始协同排水。气幕形成过程中,螺旋沟槽结构对射流头部扩展速度有较为复杂的影响,射流头部速度先骤减随后波动下降;柱状气幕形成后,气幕头部速度呈非线性缓慢上升。气幕头部扩展到管口时,螺旋沟槽身管的含气率相比直沟槽身管提升了9.3%,特别是弹前400 mm范围内的含气率达到100%。

摘要：为了研究尼龙弹带在滑膛炮中的挤进特性,设计了短管炮发射装置,进行了动态射击条件下的穿甲弹挤进试验研究。采用瞬态压力测量系统和高速摄像仪得到挤进过程中膛内压力和弹丸运动参量,计算得出弹丸动态挤进过程的阻力变化特性曲线,分析了弹底平均压力上升速率对于尼龙弹带挤进过程的影响。基于试验工况,采用弹塑性大变形的C⁃S模型,数值模拟了尼龙弹带的挤进形变过程,研究了尼龙弹带挤进动力学特性。研究结果表明:尼龙弹带在挤进过程中发生了弹塑性变形,弹带内部为压剪状态,弹带主要失效方式为剪切失效。动态射击条件下的弹丸在挤进过程中挤进阻力随挤进位移的增大先增大后减小;当弹底平均压力上升速率从2.92 MPa·ms^(-1)增大到3.28 MPa·ms^(-1)时,挤进时间缩短了4.36%,最大挤进阻力增大了5.12%;弹丸位移的计算值与测量值的平均误差为5.24%,该三维动态挤进模型可以较好地预测尼龙弹带的动态挤进过程。

摘要：为了深入探究模块装药的点传火特性,设计了一种金属模块药筒进行了点传火试验并对试验过程进行了仿真分析,建立了试验条件下的内弹道气固二维两相流模型,采用CE/SE方法对其进行了编程求解,获得了膛内流场参数的变化特性,数值结果与实验结果吻合较好。数值结果揭示了点传火过程中传火管及主装药区压力分布的变化过程、气相的流动规律及其径向传播效应对模块主装药区发射药燃烧的影响;药筒尾部膜片的破裂会导致燃烧室内自由空间区域形成激波现象,对这一激波形成的原因进行了探讨,并对假设工况下的传火孔破孔的燃气射流过程进行了仿真,研究了破孔条件下主装药区的气相流动及升压规律。综合结果表明模块装药条件下传火管燃气的径向效应在整个点传火过程中较为明显,并且装药结构的特殊性易引发激波现象的产生。

摘要：为能够精确预测埋头式弹药的内弹道特性,了解埋头式弹丸动态冲击挤进过程中尼龙弹带的变形形态、失效模式及刻槽形成机理。利用LS-DYNA软件,建立计及挤进系统复杂结构和埋头式弹丸动态冲击特性的三维有限元模型,并进行模拟仿真。结合埋头式弹药两级点火和火药程序燃烧的新原理,进一步建立埋头式弹丸挤进过程初始内弹道与挤进完成后内弹道的一体化模型,并对比数值计算与试验测试结果。对比结果表明:弹带材料直接受膛线作用发生断裂失效模式主要以剪切失效为主,挤进过程分为初期依靠初始速度减速挤进与后期火药燃气推动加速挤进阶段,两阶段弹带材料受膛线挤压均产生大变形,相应的挤进阻力也较大,最终通过拟合得到了弹丸动态冲击挤进阻力表达式,并与内弹道方程耦合建立了埋头式弹丸内弹道一体化精确模型,该模型计算结果与试验吻合较好,验证了其准确性,为今后这种新型弹药的装药结构设计提供了有益的参考。

摘要：模块装药是目前大口径加榴炮主要的装药结构之一。为了更加精确地研究单模块装药膛内燃烧的内弹道特性,分析膛内燃气流动及压力波变化规律,设计了模块装药燃烧模拟试验平台,并进行了单模块装药的膛内燃烧试验。根据模块装药的特点,分区域建立了模块装药轴对称二维两相流内弹道模型。基于高阶精度MUSCL(Monotonic Upstream⁃centered Scheme for Conservation Laws)格式,数值模拟了单模块装药药室内部点传火过程。结果表明,计算结果与试验结果吻合较好,不同测试点的压力曲线的计算峰值误差均低于4%,表明所建立数学模型和使用的计算方法能够较好地描述单模块装药药室内部燃烧过程。结果还发现,在t=5.0 ms前,由于模块未破裂,药盒端盖的阻隔导致主装药燃气无法及时向药室扩散,仅传火管燃气对膛内流场造成微弱的影响,这一时期药室内部压力最大值比传火管右端未破膜前仅上升约4.3%;当模块破裂后,模块与药室边界处存在3.05 MPa的压力梯度,使得火药燃气及固相颗粒沿轴向快速向药室自由空间流动,在弹丸底部区域形成较强反射压力波;随着时间的推移,压力波反复震荡,并逐渐减弱。

摘要：在环境随机对流作用下,全密封变换器的功率器件热安全性难以准确判断,影响了变换器负载能力评估的有效性。为此,文中提出一种随机对流条件下的全密封变换器负载能力动态评估方法。该方法首先基于历史运行数据和热网络模型,提取变换器外壳对流热阻的随机样本;再通过小波包变换和马尔科夫链原理,对外壳对流热阻的变化进行随机模拟;接着基于对流热阻模拟序列和不同负载电流等级,模拟功率器件的结温波动情况;最后基于皮尔生长函数,计算功率器件过温风险,实现变换器最大负载电流动态评估。以全密封H桥变换器为对象,设计一个环境对流可控的实验平台。实验结果表明,所提方法能够有效提升全密封变换器运行的可靠性与经济性。

摘要：为了提高串联多药室火炮的内弹道性能,根据串联多药室火炮的发射特点,建立了串联多药室火炮的经典内弹道模型并开展了数值模拟,分析了影响串联药室内弹道性能的主要因素。基于此,采用传统第二代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对串联多药室火炮的内弹道性能进行了多目标优化,初步分析了主副药室装药质量、活塞质量、点火延迟对内弹道性能的影响。由于NSGA-Ⅱ算法在设计变量维度较高时易陷入局部收敛并导致优化无效,本文进一步考虑火药弧厚、弹丸行程长等设计变量,提出了结合机器学习神经网络(NN)和差分进化算法(DE)加速传统NSGA-Ⅱ的新型优化算法(DENN-NSGA-Ⅱ)。该方法通过让NSGA-Ⅱ算法的初始种群在NN预测的Pareto前沿附近生成,实现对串联多药室火炮内弹道性能的高效优化。数值实验结果表明:相比与传统NSGA-Ⅱ方法,DENN-NSGA-Ⅱ方法通过优化初始种群的生成位置,收敛速度更快,能够得到更理想、更全面的优化结果,实现更高效地内弹道性能优化。