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[硕士论文] 朱玉飞
土木工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:如何能够让爆炸的能量合理利用最大化,特别是让爆炸的能量按照我们需要的方向进行做功是爆破界一直重视的研究方向,定向断裂爆破技术就是很好的工程应用实例。为更好地实现切缝药包定向断裂,进一步研究切缝药包定向断裂爆破机理就显得很有理论意义和实用价值。
  基于爆破力学理论,对切缝药包爆炸应力分布和裂缝成形进行模型试验研究。对爆破模型取芯、切片处理,统计分析切片试件损伤及裂缝分布情况,分析爆生裂缝的形成及扩展情况以及定向爆破断裂能力;运用超动态应变仪对爆破模型预埋应变片在爆破载荷作用下的信号进行采集,分析切缝药包爆破中应力波分布及其传播特性,进一步研究切缝药包的定向断裂爆破作用机理。通过对试验结果的分析研究表明:①在距离爆源中心相同距离,正对切缝处的压力峰值比其他地方的压力峰值都要大,在距离爆源中心6cm的位置,正对切缝处的应力峰值比背对切缝处的应力峰值增加了11%;②无切缝薄壁药包与切缝药包的规律相似,但在相同试验条件下每一个点的压力峰值都小于切缝药包的切缝方向;③药包切缝侧形成了一条从炮孔口延伸到炮孔深处的竖向裂缝,其长度和宽度远远大于其他方向上的裂缝;④主裂缝方向上压力峰值高,验证了裂缝产生与其压力峰值存在对应的关系。
[硕士论文] 李博文
导航、制导与控制 沈阳理工大学 2017(学位年度)
摘要:现代战争中,导弹技术不断发展,促使空中的作战环境变得更加复杂。智能化机动目标的出现,使得导弹的拦截制导问题正在面临着严峻的挑战。为了提高拦截机动目标的概率,有必要研究一种新的导引策略。本文以机动目标的拦截问题为研究背景,结合博弈理论中的动态博弈和矩阵对策,提出了一种基于博弈理论的导弹拦截制导策略的新方法。
  首先,建立了拦截弹与目标的数学模型。分别为一对一拦截与多对一拦截两种情况。根据导弹末制导过程的弹目相对运动关系,分别推导出弹目运动方程,并将其转换成非线性状态空间表达式。在本文中,研究该非线性状态空间表达式时不需要将其线性化,因此更加符合导弹飞行末端的物理意义。
  其次,建立了拦截弹末制导的博弈模型。同样为一对一拦截与多对一拦截两种情况。运用博弈理论中的动态博弈与矩阵对策相结合的方法,将拦截弹末制导过程转化为博弈论中的二人竞争博弈模型。选取目标规避策略中有限种机动形式的线性组合作为策略集,再通过选取末制导过程中适当的收益函数,建立了拦截弹末制导的动态博弈模型。
  再次,研究了基于博弈论的一对一拦截问题的制导律。以一对一拦截为背景,运用模型预测算法和粒子群优化算法,求取了此动态博弈模型的纳什均衡解。通过求取的纳什均衡解,得出了分段的切换策略形式的拦截制导律。仿真验证了基于此方法得出的拦截制导律的有效性。
  最后,研究了基于博弈论的多对一拦截问题的协同制导律。以多对一拦截为背景,运用模型预测算法,求取了此博弈模型的纳什均衡解,并得到了适用于多对一拦截问题的协同制导策略。仿真结果验证了该制导律的有效性。
[硕士论文] 杨康华
电子与通信工程 中北大学 2017(学位年度)
摘要:导弹是我国重要的国防战略武器。制导和控制系统是导弹的重要组成部分,控制着导弹的轨迹和目标锁定,对导弹能否有效毁伤目标起到非常重要的作用。因此,对导弹控制装置安全、可靠性检测是确保导弹正常工作的先决条件。由于电气控制装置内有大量的控制芯片、继电器、连接线路,人工对电气控制装置进行检测是十分困难。因此研制一种自动测试系统具有重要的意义。本文根据电气控制装置内部结构特点,设计了自动测试系统检测方案,搭建了控制装置检测平台,达到了预期测试性能。
  在硬件测试方面,本文依据客户提出的要求,自动测试系统需要具有产品自动测试和产品导通测试两种功能。首先,利用工控机通过1553B通讯总线与电气控制装置进行通讯,向产品发送数字量指令完成一系列动作指令,以实现检测设备与控制装置的互联互通。其次,设计数据采集板卡、开关量板卡、电压调理电路和数字量隔离电路,实现对控制装置的16路模拟量进行电压采集,196路数字量与56路开关量进行测量。最后,利用单片机完成对产品的356路导通测试。其中,该自动测试系统具有通道切换功能,能实现五个通道线路分时接通切换。
  在软件上利用LabWindows/CVI开发平台,实现了对整机测试功能、电装测试功能、自检测试功能、导通检测功能。在软件设计中使用的功能包含自动测试,单步测试,遇故障报警并提示出错等内容。对数字量、模拟量进行数据的显示以及信号控制输出。该软件程序具有通用性和模块化,软件界面的设计简洁明了,能使测试工作者根据提示进入对产品的测试。
[硕士论文] 孙亚婷
仪器仪表工程 中北大学 2017(学位年度)
摘要:子母弹作为大口径火炮、火箭炮或战术导弹等发射武器打击对付远距离敌方坦克群等地面集群目标必不可少的弹药种类,保证其合理的散布范围和密度防止子弹殉爆,是提高毁伤效果的关键。而抛撒药燃烧产生的气体是推动子母弹开舱抛撒的原动力,它随时间的变化规律是决定子母弹抛撒机构性能的重要战术技术指标之一,因此用试验方法去获取抛撒过程中火药燃气压力变化规律具有重要意义。
  首先,通过对中心爆管式子母弹的抛撒机构及抛撒过程研究分析后,建立了子母弹抛撒的内弹道数学模型,并对弹后空间火药燃气压力进行理论计算。其次,以新概念动态测试理论为基础,根据测试环境及测试任务的要求,建立了抛撤过程中压力参数测试系统总体方案,确定了系统技术指标,设计并研制了子母弹抛撒燃气压力测试系统。测试系统包括单通道压力测试仪和上位机通信软件,其中测试仪由前端传感器、电荷放大器、瞬态波形记录仪(由逻辑控制模块搭建)和机械壳体组成,是测试系统的核心单元,具有低功耗、模块化、参数可编程等优点;上位机通信软件具有检测仪器、电路编程、定标读值、波形打印等功能。最后,采用落锤标定装置对测试系统进行了标定实验,确定了测试仪的灵敏度。靶场现场试验表明,该测试系统工作可靠,测试精度高,可重复使用。测试数据为中心爆管式子母弹的研制、内弹道分析及装药结构设计等提供了依据。
[硕士论文] 柏迅
兵器科学与技术 中北大学 2017(学位年度)
摘要:枪械作为步兵使用的主要武器,也是其他兵种的辅助武器,射击时膛内处于高温、高压的状态,各个机构连续高速运动,只要发生事故,就有伤害人身的可能性,因此,保证枪械系统的安全可靠是极为重要的。枪弹作为枪械系统的一个重要组成部分,保证其在发射过程中安全可靠也是必要的。因此开展枪弹发射强度的可靠性分析方法的研究拥有重要的理论意义和实际应用价值。本文在大量阅读和分析国内外相关文献的基础上,以五六式7.62毫米普通弹为研究对象,对其进行了强度理论计算及有限元仿真,并且利用Isight软件的DOE实验设计模块及蒙特卡洛模块进行了影响弹头发射强度的随机参数灵敏度分析和弹头发射强度可靠性分析。主要研究内容如下所示:
  (1)弹头发射强度的工程计算与有限元仿真。针对7.62毫米普通弹弹头进行强度理论计算,计算得出了一组随机参数情况下的弹头圆柱部承受的最大挤压应力、弹头圆柱部所承受的剪应力以及弹头壳所承受的切向应力,通过对计算结果与许用应力进行比较,判断此组参数影响下的弹头在发射过程中是否可靠,然后,对利用ABAQUS软件对弹头发射强度进行有限元仿真,分别对弹头发射强度进行静态仿真和动态仿真,对仿真结果进行分析,同时与理论计算结果进行比较。
  (2)基于弹头发射强度的随机参数灵敏度分析。根据强度理论计算利用C++编写强度校核程序,利用Isight软件中的DOE试验模块集成强度校核程序对其进行灵敏度分析,分析出对弹头发射强度影响较大的几个参数。
  (3)基于工程算法的弹头发射强度可靠性分析。然后将影响较大的随机参数做变量处理,运用Isight软件里的蒙特卡洛模块对弹头发射过程中强度可靠性进行分析,统计得出各随机参数及响应的分布直方图,计算其可靠度。
  (4)基于仿真的弹头发射强度可靠性分析。运用Python语言对ABAQUS进行二次开发,建立7.62毫米普通弹弹头的参数化有限元程序。设置批处理文件,运用内核运行参数化有限元程序,得出最大Miss应力值。运用Isight软件的Simcode模块集成批处理文件,通过蒙特卡洛模块对弹头发射过程中强度可靠性进行分析,统计得出各随机参数及响应的分布直方图,计算其可靠度。
  本文研究的可靠性分析方法同样适用于类似类型的枪弹弹头。
[硕士论文] 唐琦
兵器科学与技术 中北大学 2017(学位年度)
摘要:采用聚四氟乙烯作为串联战斗部前级装药的药型罩材料能够实现对带壳装药的穿而不爆,但由于纯PTFE动态力学性能弱,存在侵彻能力不足的问题。在这一前提下,本文通过在PTFE中添加不同质量分数的铜粉对其进行填充改性,设计并制备了三种不同密度的改性PTFE材料,利用万能材料试验机和霍普金森压杆(SHPB)实验装置对其静、动态力学性能进行实验研究,获得了不同密度改性PTFE在不同应变率下的应力-应变关系。利用AUTODYN-2D软件对不同密度改性PTFE药型罩的射流成型过程和对带壳装药的穿而不爆进行了数值模拟研究,对比分析了材料密度的影响,并得到了改性PTFE对带壳装药穿而不爆的u2d阈值。研究结果表明:
  (1)在准静态试验条件下,随着材料密度的增大,改性PTFE材料抗拉强度和压缩强度增大,拉伸断裂伸长率变小。三种改性PTFE材料(密度由低到高)的压缩强度比纯PTFE分别提高了22.3%、27.1%和33.8%。(2)动态冲击下,改性PTFE材料力学性能表现出明显的应变率强化现象,压缩强度和临界应变明显随着应变率提高而增大;材料的屈服强度和压缩强度随着密度的提高而提高。(3)利用静态和动态压缩实验数据,选用并拟合了不同密度改性PTFE材料在常温下的Johnson-Cook本构方程。(4)利用AUTODYN-2D有限元软件对改性PTFE药型罩形成的射流冲击带壳装药过程进行仿真,得到了三种改性PTFE材料射流对带壳装药的起爆阈值分别为25.04mm3/μs2、24.805mm3/μs2和23.83mm3/μs2,数值接近Held给出的23mm3/μs2。(5)三种密度的改性材料均没有引爆带壳装药;针对2/4/2结构带壳装药,在3倍炸高下,随着材料密度的提高,射流穿透面板和背板开孔直径增大;,随着材料密度提高,射流对主装甲的侵彻深度增大,PTFE-1、PTFE-2和PTFE-3分别比PTFE的侵彻深度提高了28.3%、45.7%和74.0%;综合对比,三种改性PTFE材料均能实现对带壳装药的穿而不爆,在此前提下应选取PTFE-3材料作为串联战斗部前级药型罩材料,能够有效提高毁伤元侵彻能力。
[硕士论文] 孙加肖
兵器科学与技术 中北大学 2017(学位年度)
摘要:在灵巧智能弹药技术蓬勃发展的情况下,多模战斗部是为应对未来战场目标多样性而提出的一种可满足毁伤机理多样性、高度灵活性和具有多目标打击能力的战斗部。多模战斗部的显著特点是在不改变聚能装药结构的情况下,通过起爆方式的改变或添加可抛掷装置的途径实现多种毁伤元之间的转换,实现“一弹多用”的战术效果。
  通过采用在包覆式变壁厚药型罩的基础上添加一个可抛掷的变壁厚药型罩的方法,设计出一种既能形成PELE侵彻体又能形成串联EFP的多模战斗部。当目标为近距离轻型装甲目标(如卡车、武装直升机、发射架、通信中心等)时,可抛掷的药型罩在战斗部作用前被抛掉,包覆式药型罩会将形成PELE侵彻体,利用PELE侵彻体的横向效应达到较大穿孔直径的目的。当目标为远距离的重型装甲目标(如坦克、装甲运输车等)时,战斗部将会形成串联EFP,对目标进行远距离打击、大穿深毁伤。
  基于ANSYS/LS-DYNA有限元仿真软件分别对两种毁伤元的成型过程和不同因素对毁伤元成型的影响进行数值仿真,研究表明:(1)包覆式药型罩可形成PELE侵彻体,它是由高密度金属材料构成外壳、低密度金属材料构成内芯的;通过对比分析大椎角药型罩、球缺药型罩和弧锥结合药型罩三种典型聚能装药结构所形成PELE侵彻体的形态及侵彻靶板效果,可以得出弧锥结合型药型罩所形成的PELE侵彻体效果较好;(2)分析不同圆弧曲率半径、锥角、装药长径比等因素时PELE侵彻体的成型,得到各因素对PELE成型的影响规律,然后以PELE的速度为考察指标进行正交优化,得到最优的装药结构参数;(3)当包覆式药型罩前端添加可抛掷的变壁厚药型罩后,可以形成串联EFP;(4)分析可抛掷变壁厚药型罩不同壁厚、材料因素时串联EFP的成型,得到各因素对串联EFP成型的影响规律。基于上述数值模拟研究,理论上有效地验证了PELE/串联EFP双模战斗部的可行性,为双模战斗部工程应用提供有益指导。
[硕士论文] 白洋
航天工程 中北大学 2017(学位年度)
摘要:超空泡减阻技术可以使枪弹在水下行进时的阻力减小为原来的十分之一,使枪弹在水中有较高的行进速度,较远的杀伤距离,对新一代水下作战的枪弹具有重要的研究意义。本文利用流体分析软件对三种不同外形的子弹和空化器进行了超空泡形成过程的数值模拟,分析在不同深度和不同速度下的超空泡外形和阻力系数,以期提高射弹在水下的性能。本文具体内容如下:
  首先,介绍了超空泡的产生以及空化现象,超空泡数值计算的方法。
  其次,利用流体分析软件对尖弹头、钝弹头和平弹头进行超空泡数值模拟,得到三种弹头在水下的压力云图、速度云图和超空泡外形,得到不同弹头的阻力系数。
  再次,利用流体分析软件分析了用于减少弹头阻力的三种空化器产生的空泡,得到三种空化器在水下的压力云图、速度云图和超空泡外形,得到三种空化器的阻力系数,比较三种空化器产生空泡的难易程度。
  最后,分析不同速度下的三种空化器运动的阻力系数,比较了安装三种空化器射弹的射程。
[硕士论文] 高红梅
机械工程 中北大学 2017(学位年度)
摘要:多自由度高速移动机构是链路项目中重要的姿态模拟设备,旨在完成武器性能的测试实验,其性能的优劣直接关系到测试结果的可靠性和可信性,在武器系统研发过程中起到决定性作用。本论文主要完成模拟系统的关键部分——控制系统的相关设计工作。
  本论文首先根据设计指标要求确定了PC机+运动控制卡的半闭环控制方式,设计了包括人机交互系统、驱动系统和运动执行系统的三层结构。而后根据该结构对系统的硬件和软件分别进行了详细设计。其次,建立了控制系统的数学模型,通过Matlab对系统速度控制和位置控制进行了仿真分析,仿真结果表明系统速度精度、定位精度均满足指标要求。最后,本文搭建了性能测试装置,完成了性能测试实验,测试结果表明该多自由度目标姿态模拟系统的速度精度、定位精度等各项性能均满足指标要求。
  多自由度目标姿态模拟系统的控制系统控制精度高,控制简单、可靠。经过多次运行测试,设备运行状态良好,达到了设计指标要求。
[硕士论文] 黄孝楠
应用化学 安徽理工大学 2017(学位年度)
摘要:销毁废弃弹药常用爆炸、燃烧、机械处理等方法,它们对销毁场地、销毁设备和技术人员要求较高,当销毁安定性差不宜搬运的弹药,且周围环境复杂不允许发生爆炸时,以上销毁方法行不通。高热剂销毁法就是利用高热剂销毁装置产生的热效应将废弃弹药内部装药燃烧,达到销毁目的。此法尤其适用于低级弹药的销毁,低级废弃弹药内部装药是低廉的TNT,燃烧不易转为爆轰,而且弹壳较薄,利用销毁装置可熔穿弹壳,内部TNT被引燃而不易发生爆轰。高热剂销毁装置销毁废弃弹药,具有操作简单、安全可靠、次危害小的优点。
  对高热剂销毁装置所用药块的燃烧要求:产生高热,最高可达3000℃以上;熔渣量适宜,过多会堵住喷口,过少热量不够;熔渣喷速要大,产生气体要多。通过燃烧时间、熔穿深度、挂渣率等表征方法,调整配方组成,优化组份性质,确定了最佳高热剂配方:金属氧化物为CuO、Fe2O3、KNO3,可燃剂为Al,产气剂为NH4ClO4,粘结剂为酚醛树脂。
  此配方药块的优点:销毁具熔穿同体积的钢板孔洞用药量较少;火焰感度较高,容易点燃,机械感度低,符合生产运输要求;产气量适宜,既减轻“挂渣”现象,又不会发生高压爆炸;调整药块密度及装药结构,能够稳定燃烧;具有一定的防潮性能。
  对高热剂燃烧性能测试,该药剂的产气量为0.07L/g;高低温实验表明在实验范围内高低温不影响高热剂的性能;机械感度测试表明在特定摩擦和机械撞击下不会出现发火现象,机械感度较低;X射线衍射(XRD)实验得到该配方燃烧后主要产物为铁、氧化铝及氧化铁。
[硕士论文] 戴晨曦
控制科学与工程;导航、制导与控制 东南大学 2017(学位年度)
摘要:弹载捷联惯导系统(Strap-down Inertial Navigation System,SINS)的精度是决定导弹打击能力的关键因素之一。随着存放时间的变化,捷联惯导系统的惯组(Inertial Measurement Unit,IMU)误差参数发生变化,IM的误差是捷联惯导系统的主要误差源之一,仍然按照出厂参数补偿惯性传感器会导致惯性系统的导航精度变差,降低导弹命中精度。因此需要对长时间存放的弹载捷联惯组进行重新标定,保证惯导系统的精度。传统的捷联惯组标定方法需要将IMU从导弹中拆出,通过高精度三轴转台进行标定,过程繁琐,耗费大量的人力物力,且可能引入新的安装误差。针对传统标定方法的问题,本文以实际弹载车为应用背景,提出了一种弹载捷联惯导系统免拆标定方法,以高精度GPS和主惯导提供速度、姿态、加速度和角速度观测信息,通过Kalman滤波和最小二乘估计待标定惯组的误差参数,在不拆装弹载惯组的情况下对惯性器件进行标定,有效地降低了标定成本,减少了标定时间,对提高武器系统的快速反应能力有重要意义。本文所做的主要工作如下:
  1.研究了弹载捷联惯性导航系统的基本原理和捷联惯导姿态、速度和位置信息的解算方法,建立了弹载捷联惯组中光纤陀螺和石英挠性加速度计的误差模型,推导了北天东坐标系下弹载捷联惯导系统的失准角方程和速度误差方程;
  2.研究了Kalman滤波和最小二乘理论,以高精度GPS提供的速度信息和高精度主惯导提供的姿态、比力、角速度信息为观测量,推导了“速度+姿态”匹配、比力匹配和角速度匹配的系统方程,以此为基础提出了弹载捷联惯导系统免拆标定的原理框架;
  3.研究了基于PWCS和奇异值分解的可观测性分析方法,建立了弹载捷联惯导系统仿真平台,分析了匀速直行、拐弯、起竖、侧倾四种机动下“速度+姿态”匹配、比力匹配和角速度匹配惯组误差参数的可观测度,可观测度分析结果表明拐弯、起竖、侧倾三种机动可以激励出惯组全部24项误差参数;对四种机动下的不同匹配方式进行了数学仿真,仿真结果表明“速度+姿态”匹配、比力匹配和角速度匹配可以得到惯组误差参数较好的估计结果。在可观测度分析和数学仿真的基础上结合弹载车的实际机动能力,设计了免拆标定方案的机动路径和流程;
  4.利用高精度三轴转台模拟弹载车的机动路径,对一套中低精度光纤惯组进行了免拆标定方法的试验验证。以转台提供的高精度姿态信息和角速度信息构造外部观测量,分别进行了“速度+姿态”匹配,比力匹配和角速度匹配不同机动下的标定试验,并以传统分立式标定结果为参照,分析免拆标定结果的精度,并比较了两种标定结果补偿后的纯惯性精度,进一步证明了免拆标定方法的有效性和工程可行性。
[硕士论文] 滕绯虎
机械工程 中北大学 2017(学位年度)
摘要:履带装甲车中悬挂装置的主要作用是弹性地连接负重轮和车体,并利用悬挂装置中的弹性元件吸收和缓冲路面不平对车体造成的冲击,衰减车体振动,从而可保证对车辆操作稳定性和车辆行驶平顺性的需求。履带装甲车辆中常采用扭杆悬挂作为其悬挂装置,而扭杆悬挂的简化模型相当于弹簧振子,受载荷振动后很难达到平稳,不利于装甲车辆的操作稳定性和行驶平顺性。
  本文首先以扭杆悬挂为研究对象进行分析研究,根据扭杆悬挂的工作原理将扭杆悬挂模型进行简化,并对其结构进行优化设计。采用MATLAB/Simulink系统仿真软件及ANSYS Workbench有限元软件对优化后的扭杆悬挂进行性能验证。本文的主要研究内容如下:
  (1)简单阐述了履带装甲车辆常用的悬挂装置。首先简单论述了常用悬挂装置的工作原理和结构组成,同时也分析了扭杆悬挂装置和油气悬挂装置的优点和不足。为后续进行悬挂装置的优化做准备。
  (2)结合扭杆悬挂和油气悬挂的各自优点设计带有阻尼减振器的扭杆悬挂装置和阻尼系数可调的半主动悬挂装置。根据三种悬挂装置中车体及悬挂装置的受力情况,对车体模型进行适当简化,并建立三种悬挂装置的单轮动力学模型和动力学微分方程及四种半车悬挂装置的动力学模型和动力学微分方程。
  (3)利用滤波白噪声法生成路面不平度,模拟路面激励,为悬挂装置的动态仿真提供路面输入。依据建立的悬挂装置的微分方程,利用MATLAB/Simulink系统仿真软件创建三种悬挂装置单轮悬挂仿真模型及四种半车悬挂装置的仿真模型,对悬挂模型进行系统仿真,并对动态仿真结果进行研究处理。仿真结果表明,半主动悬挂装置的减振性能最好,其次为装有减振器的扭杆悬挂装置,扭杆悬挂装置的减震性能最差。
  (4)利用ANSYS Workbench有限元分析软件分析不同悬挂装置对扭杆弹簧的疲劳寿命的影响。根据前面得到的悬挂装置Simulink仿真结果,分别提取三种悬挂装置中扭杆弹簧受到的最大扭矩作为疲劳寿命分析的载荷,并分析三种悬挂装置对扭杆弹簧疲劳寿命的影响。仿真结果表明,扭杆悬挂装置中扭杆弹簧的疲劳寿命最短,其次为装有阻尼减振器的扭杆悬挂装置,而半主动悬挂中的扭杆弹簧具有最长的疲劳寿命。
[硕士论文] 林晓勇
机械工程 中北大学 2017(学位年度)
摘要:导气式自动武器在研制、试验、验收过程中,都需要进行大量的实弹射击试验来测试武器的性能参数。实弹射击虽然是接近实战环境最直接、有效的手段,但是实弹射击也带来了诸多的问题:实弹射击不仅仅会产生高昂的弹药费用,还会产生场地维护费用,最主要的是对人和环境都会带来危害。针对实弹射击在导气式自动武器的研制、试验、验收过程中存在的问题,本项目研制了一台导气式自动武器模拟试验台。
  导气式自动武器模拟试验台利用压缩的高压气体模拟实弹射击过程中火药燃烧后产生的高压火药燃气对自动武器进行模拟试验。试验台系统通过控制对应的高速电磁阀来模拟实弹的发射,通过调整试验台的俯仰角度来模拟实弹射击时武器的射击角度,在试验台进行模拟射击的同时将相关的性能参数采集出来。因为模拟试验台通过相关的设备来模拟实弹发射的具体状况,所以整个试验能够在实验室中进行,不仅能够节省下试验弹药和试验靶场,还能摆脱试验场地和自然因素的限制,而且方便多次重复试验和试验数据的采集。
  本设计主要进行了导气式自动武器模拟试验台控制系统的开发。本设计主要对试验台控制系统进行了软、硬件的设计开发,对系统中用到的主要电气元件进行了选型,设计了系统的电路系统,使用面向对象的高级编程语言Delphi7开发了整个试验台的软件系统。系统软件实现了对系统的运动控制、数据采集控制等,设计了滤波算法对采集的数据进行了滤波处理,并将处理后的数据以波形图的形式实时地显示在软件示波器上,基于Delphi7开发了系统的通讯程序,实现了系统与编码器之间的串口通讯。
  在完成了试验台系统的硬件设计和安装后,对试验台控制系统进行了调试。在完成调试的试验台上对某型号的导气式自动枪械进行了模拟射击试验,在试验的过程中采集了相应的试验数据并将试验数据以波形图的形式显示出来。试验的结果表明,设计的试验台控制系统能够实现对多种型号的自动武器进行模拟试验,能够满足合作单位提出的性能要求。
[硕士论文] 林磊
仪器仪表工程 中北大学 2017(学位年度)
摘要:子母弹在现代战争中多被应用于大范围硬杀伤目标,如坦克群、航母、军事机场和桥梁等,极大程度地提高弹药利用率、毁伤范围及毁伤效果,是现代战争的大范围作战不可或缺的武器。子母弹抛撒过程中子弹过载十分关键,与子弹弹体是否损坏和抛撒形状及散布面积都有关系。本文针对常用的中心药管子母弹抛撒后的子弹过载测试关键技术进行一系列研究。
  首先通过理论上对抛撒过程子弹过载进行分析。针对中心管双层子弹情况抛撒原理分析,建立理想化抛撒模型,通过分析了子母弹抛撒子弹过载信号特性研究了过载信号成分、特点和出现的零漂问题并进行针对性处理。又对抛撒环境分析后结合动态测试理论和新概念动态测试理论,制定测试系统设计原则。
  其次是测试系统各部分组成,采用模块化设计,将测试系统分为五大模块:传感器模块、硬件电路模块、缓冲保护模块、接口和软件模块、弹簧上电开关模块。硬件电路模块又分为四个部分:信号调理模块、采集存储模块、逻辑控制模块、电源管理模块。特别的,弹簧机械开关模块的添加解决了断线上电的不足,取代了旧有的上电方式。
  最后通过硬件电路高低温循环冲击试验、对装配好的测试仪模拟试验和靶场地面模拟试验验证,以及一系列数据处理分析,证明测试仪的可靠性好、精确度高。对于数据处理主要针对信号零点漂移、高频干扰滤除和过载积分获得子弹速度三方面进行分析。
[硕士论文] 陈雷
兵器科学与技术 中北大学 2017(学位年度)
摘要:本论文首先阐述了某型38mm防暴弹发射器的自动机工作原理,并且介绍了自动机的结构组成及机构动作,然后根据其自动机的运动特性,设计一套防暴弹自动机动态模拟试验系统,依照平行四边形法则建立了模拟自动机的三维模型,并采用刚柔耦合的方法进行ADAMS动力学仿真分析计算,得到载荷谱数据,应用ANSYS-Workbench有限元软件分析得到强度校核结果文件,进而为模拟试验系统的测试功能提供保障。
  采用ADAMS虚拟样机技术,建立防暴弹自动机动态模拟试验系统的动力学仿真模型。利用ANSYS软件对弹链进行柔性化,并将柔性体导入ADAMS中建立刚柔耦合动力学仿真模型,获得了不同激励下自动机模拟试验系统的动态响应,并根据模拟弹的位移变化拟合出了其在自动机内的运动轨迹。动力学仿真分析计算为后续强度分析提供了数据支撑。
  应用ANSYS-Workbench有限元分析软件,对防暴弹自动机动态模拟试验系统的整体结构进行了前6阶的模态分析,得到了对应频率下的振动特性,为结构的设计及优化提供参考。对压弹齿等关重件进行了强度校核,分析应力云图及最大应力变化曲线,结果显示满足强度要求。对压弹脱链进行了有限元瞬态分析,得到了弹链的应力应变变化和变形量,为弹链的结构优化提供了参考。
  根据测试系统的组成和功能,对传感器进行选型和安装调试,其中包括扭矩传感器、拉压力传感器、位移传感器、加速度传感器、六自由度传感器等,并通过数据采集和图像处理技术得到所需的机构运动规律曲线,然后对比仿真结果,分析机构整体设计的优劣性,对防暴弹发射器的设计改进具有重要意义。
  本论文在对防暴弹模拟自动机的设计、仿真和测试过程中所采用的分析流程及方法,可为同类自动机或机械设计的分析提供参考和新的思路。
[硕士论文] 韩宝章
物理学 中北大学 2017(学位年度)
摘要:微角度测量在日常生活以及工业制造测试领域一直占据着重要的位置,以往机械式的测试方法已不足以满足当代工业发展的需求,测试过程自动化、数字化是目前微角度测试方法的主要研究方向。在众多微角测试方法中,光学测角法以其准确度高、非接触测量的优势而被运用最多。
  针对火炮出厂前的校瞄工作,存在自动化程度不高,测试结果分辨率、精度低的缺点,设计了一种新颖的激光微角检测校瞄系统。该系统由位置灵敏探测器(PSD)、准直平行激光管与二维精密旋转控制器构成,采用光电转换和信号处理技术,可实时获取火炮炮膛的微角偏移量,完成了高精度的测试,有效地改善了传统校瞄方法的不足。结合课题研究的基本目标,深入研究了激光作为光学测角法光源的优良特性;设计了检测系统的硬件组成,并对系统各部分硬件进行了分析和选型;对系统进行了现场测试,通过对测试数据、测试条件及误差的各项分析,进一步说明了本系统相比于传统校瞄方法在精度、分辨率以及效率等方面都有很大提高。
  实验测试结果表明,该系统可在炮膛仰角0°~70°范围内对炮膛的微角偏移量进行全程测试,其分辨率可达到0.001°,可广泛应用于不同口径火炮炮膛的校瞄工作中。
[硕士论文] 刘浩
控制科学与工程 中北大学 2017(学位年度)
摘要:冲击波超压作为武器毁伤效能评估的重要参数,测试数据的准确性直接影响毁伤效能评估的真实性。冲击波超压存储测试仪作为战斗部爆炸冲击波信号测试仪器,其与传感器组成的系统动态性能是信号准确测试的关键。展开冲击波超压存储测试仪性能优化设计与测试系统动态特性离线补偿研究,对提升武器毁伤效能评估准确性具有现实的意义。
  从测试仪性能优化设计着手,阐述信号调理电路设计要点与关键器件选择方法。为提升负延时存储空间数据存储速率,提出一种双级Flash存储阵列构成的高速存储结构,并从硬件结构、存储速率分析与软件工作流程方面详细阐述了设计思路。除此之外还对负延时存储空间数据存储模式、Flash存储阵列坏块检测,以及冲击波超压关键数据无线提取的实现原理做了详实的分析论证。
  在研制的冲击波超压测试仪的基础上,展开测试仪与传感器构成的测试系统动态特性补偿研究。首先,介绍了测试系统动态特性描述方程、系统动态特性响应及相关指标。据此引出基于BP神经网络的系统辨识与系统动态特性补偿原理并通过实验仿真验证上述方法对测试系统动态特性补偿的有效性。然后,通过激波管产生的阶跃压力信号激励测试系统获取系统时域响应数据,由系统输入输出数据对构建的BP神经网络系统动态特性补偿模型进行离线训练。针对补偿网络训练数据不足的问题,提出用神经网络辨识的系统模型在阶跃信号簇激励下产生大量训练样本的方法,提升测试系统动态特性补偿网络的泛化能力。最后,通过对比实测冲击波数据、离线补偿数据与理论计算数据之间的误差关系验证补偿算法对测试系统动态特性的改善有效性。
[硕士论文] 付行华
电子与通信工程 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:随着身管炮技术的发展和实战运用要求,对身管炮弹药的智能化要求越来越高。如何精确地获得该类弹丸的炮口初速以及如何将有关炸点信息的信号准确有效地传递给弹丸引信控制模块已经成为当前各国智能弹药研究的热点问题。
  本文研究如何对身管炮弹丸进行炸点指令的高速传输和内弹道速度信息的实时获取。根据特定的身管炮型号和电磁波在金属圆波导中传输模式的场结构特点,论文提出了基于圆波导 TE01模式的高速指令传输和弹丸内弹道速度信息获取方案。
  本文的主要工作如下:
  1、提出高速指令传输和弹丸内弹道速度信息的获取方案。首先根据特定的身管炮型号尺寸,计算对应圆波导TE01模式的截止频率,得到合适的微波工作频段;其次结合TE01模式场结构特点,采用同轴线TEM模式经矩形波导激励金属圆管内的 TE01模式。最后根据工作频率范围和高速调制要求,设计基于锁相频率合成和调制开关作为脉冲调制信号发射框架,回波信号通过环形器与信号源载波下变频后中频调理的方案。
  2、研制用于指令调制的脉冲调制模块。首先通过锁相频率合成方式设计了低相噪频率源模块,其在4.15GHz频率处相位噪声达-92.33dBc/Hz@1kHz,-103.5dBc@10kHz;其次针对指令信号电平为 TTL电平及调制速率高的要求,采用开关调制方式进行了脉冲调制功能模块的设计与制作,其调制速率达到16MHz,调制隔离度达到27dB。
  3、研制了小型化的弹载指令信号解调模块。根据微波检波原理,选用型号为HSMS-286K肖特基二极管,设计了C波段高速检波电路,实现了对16MHz调制速率的脉冲调制信号解调。
  4、研制了用于激励圆波导TE01模式模块,包括激励波导和一分四窄带功分器。
  5、搭建实验系统进行模拟实验。实验结果表明,脉冲调制源及小型化高速检波电路可实现指令的的高速调制及解调;利用模拟的弹丸内弹道信号测试了多普勒回波信号通道的信号调理情况。
[硕士论文] 黄德承
信息与通信工程 西南科技大学 2017(学位年度)
摘要:近年来仿真技术在军事领域得到广泛应用,其中导弹武器系统是军事仿真中的重要研究方向之一,能够进行导弹拦截、导弹突防、导弹战术演练,避免实弹演习费用开销和对自然环境的影响。本文利用视景仿真技术设计实现了基于数据驱动的导弹视景仿真软件。
  本文深入研究了国内外视景仿真技术以及大尺度地貌可视化的现状,分析了常见的图形渲染平台以及导弹视景仿真基本结构,根据导弹飞行时的特点,本文研究实现了一种视景仿真程序中大尺度地貌可视化以及多源数据驱动仿真功能的设计方法。为了实现软件个性化以及跨平台功能,选择 OSG(OpenSceneGraph,开源场景图)仿真平台和 Qt图形界面进行开发。首先,深入研究了大尺度地貌建模方法,结合视景仿真的考虑,对视景仿真中大尺度地貌可视化,采用一种等大小规则瓦片模型对地貌(地形、影像)数据进行划分,构建基于四叉树组织的金字塔层模型进行管理,在地貌实时渲染时,采用基于视点的四叉树细节层次(Levels of Detail,LOD)分割算法对地貌数据进行动态的调度。然后,通过对地貌场景生成相关技术分析,本文采用广度优先层次遍历替代传统递归遍历,对地貌数据对应的四叉树进行遍历,当四叉树深度较深时,提高了实时渲染速率。其次,对导弹视景仿真中的数据驱动研究分析,根据数据源驱动导弹飞行动画仿真的要求,采用导弹的六自由度,利用OSG的动画仿真技术进行视景仿真,针对数据源传输方式的不同,设计文件读取接口以及支持多源数据驱动的导弹数据驱动协议(Missile Data Driven Protocol,MDDP)。最后,采取面向对象的设计思想将视景仿真软件模块化设计,研发完成了基于数据驱动的导弹视景仿真程序。
  该视景仿真软件能够完整实现导弹飞行过程,达到了设计的要求。导弹视景仿真软件运行稳定流畅、无明显延迟,沉浸感良好,具有一定的实用性也为今后的研究拓展提供了实用价值。
[硕士论文] 田园
机械工程 中北大学 2017(学位年度)
摘要:供输弹系统承担着火炮等武器系统的核心工作任务,其动作卡滞故障严重制约战机的把握,所以对其进行状态监测并对潜在故障进行预示意义重大。
  本文对中口径转管火炮供输弹系统的工作原理、常见故障进行了分析,并以此为基础进行测点布置与多场信号采集。针对其多场信号存在高噪声的问题,采用了基于双正交样条小波的自适应分块阈值降噪法,该方法核心为将Stein无偏风险估计作为约束条件,对阈值和邻域分块长度进行自适应优选。该方法相比分块阈值和相邻系数小波降噪,对微弱冲击保留情况最好,且与仿真冲击信号的相关系数最大、均方根误差最小,且可突出实测信号中1~10倍工频频谱能量。之后针对供输弹系统信号中成分复杂的问题,运用主成分分析(PCA)与轮廓似然率相结合的方法对其进行数据降维,在抑制冗余成分的同时保证故障识别的敏感度,并通过简单均匀分布模拟数据对该方法的有效性进行了验证。接着阐述了潜在故障预示的思路:通过参照工况构建PCA模型,找出未知工况与参照工况在主成分轴上潜分数分布的概率密度函数间的差异,并通过Kullback-Leibler散度(KLD)进行表征。之后对KLD的潜在故障识别能力进行了验证:发现在数据概率分布未知的情况下,KLD比威克森等级和检验表现出更好的潜在故障识别能力。之后在双正交样条小波框架内设置了小波的选取准则,并对供输弹系统实测信号构建小波时频图作为PCA-KLD法的输入数据。由于信号频谱能量主要集中于倍工频序列频率点,故将倍工频序列转化为尺度序列,代入到小波时频图的计算中。之后通过三种正常工况数据分别构建PCA模型,对比分析各次试验的KLD值发展趋势,找出了故障征兆。最后通过引入了脱离率的深度置信网络(DBN)对正常、故障、恶化中这三类工况进行智能分类,结果证明该方法相比BP神经网络与普通DBN表现出了较好的分类效果。
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