混合装药内弹道仿真及多参数符合计算

基于混合装药经典内弹道数学模型,建立了某榴弹炮内弹道Simulink仿真模型。以两种火药的燃速系数和燃速指数为符合参数,以最大膛压及初速的仿真值与表定值的平均相对误差为目标函数,编写了利用遗传算法进行符合计算的M文件,对内弹道参数进行了符合计算。结果表明,平均相对误差及各单项误差均可满足工程实际要求。该方法是对内弹道多参数符合计算的一种有益探索。     

变燃速发射药膛内燃烧与内弹道过程研究

为了更好地描述与研究变燃速发射药膛内实际燃烧与内弹道过程,对30 mm火炮在两种装药量下应用内弹道势平衡理论求其势平衡点的位置及该点处的各参数。以坡膛处实测压力—时间曲线为标准求变燃速发射药膛内燃气的实际燃烧生成函数,用膛内实际燃气生成函数代替几何燃烧定律假设下的燃气生成函数,求解以势平衡态作为标准态的内弹道相似方程,并转化为弹道解。结果表明:应用内弹道势平衡理论描述和分析变燃速发射药膛内燃烧规律是可行的,拓展了其适用范围;通过对实际燃气生成函数的分析可以定性和定量地判断与研究变燃速发射药的燃烧性能;以变燃速发射药膛内实际燃气生成函数为基础求出弹道解具有准确性和可操作性。     

基于全膛烧蚀磨损特征的火炮内弹道仿真研究

为提高烧蚀火炮内弹道仿真精度,在文献\[1\]火炮烧蚀内弹道理论基础上,保持火药几何燃烧定律、火药燃速定律和体现起始部膛线烧蚀的弹丸起动压力方程不变,通过对变炮膛截面积、变药室容积、弹后烧蚀容积增量等全膛烧蚀磨损特征的分析和计算,建立体现全膛烧蚀的弹丸运动方程和内弹道基本方程,从而建立烧蚀磨损内弹道模型。借鉴经典内弹道诸元解算方法,导出烧蚀磨损内弹道模型解算方法。以某火炮试验数据为例进行仿真烧蚀磨损内弹道计算,仿真结果表明：初速仿真值与试验值误差为0.9%,能够满足火炮工程实践3%的仿真误差要求;仿真精度优于文献\[1\]的火炮烧蚀内弹道方法,证明了所建立的烧蚀磨损内弹道模型和诸元解算方法是正确的,可用于烧蚀磨损火炮身管寿命预测。     

药柱燃速对底排工作过程及底排弹射程影响的数值模拟

为了研究底排药柱燃速对底部排气弹底排装置工作过程和射程的影响,采用计算空气动力学和质点外弹道学耦合的方法求解底部排气弹的飞行弹道,研究了底部排气弹在整个减阻阶段底排装置工作参数、工作状态、底排流场等随时间的变化,分析了药柱燃速对底部排气弹工作过程和射程影响。结果表明:数值模拟结果与制式底部排气弹靶场试验结果吻合,说明建立的计算模型合理;燃速调整系数由0.8提高到1.2时,燃烧时间由36.8 s减少到18.4 s,射程由38.12 km下降到36.21 km,增程率由33.32%下降到26.64%;不同底排药柱燃速的底部排气弹在减阻阶段的排气参数均随时间的增加而呈先增大后减小的趋势;采用高燃速底排药柱的底部排气弹排气质量流率相对于低燃速的底部排气弹较大,但减阻效果并没有明显提高。     

存在侵蚀燃烧的发射药高、低温内弹道性能研究

为研究存在侵蚀燃烧的发射药高、低温内弹道性能,分析了发射药初温变化引起的火药热焓变化及对侵蚀燃烧的影响,修正了常温发射药的侵蚀函数,得到了高、低温多孔药燃速的数学表达式,建立了多孔发射药高、低温内弹道数学模型。应用该模型对某大口径舰炮高、低温内弹道进行仿真,计算结果和试验值一致性较好。通过对比仿真研究可得结论:考虑火药热焓变化对侵蚀燃烧影响的多孔发射药高、低温内弹道仿真结果更接近试验值。     

基于微粒群算法的中制导弹道优化设计

为使拦截武器有效拦截目标,将直接多重打靶算法与微粒群算法相结合,设计了一种基于微粒群算法的中制导弹道优化算法。该算法借鉴直接多重打靶算法基本思想,将状态空间与参数空间分别进行分解与分段,并在此基础上结合中制导末端条件构建性能指标函数,将弹道优化问题转化为多目标优化问题;基于对指标函数之间依赖性的分析,在求解过程中将多目标优化分解为参数层和指标层优化两部分,采用微粒群算法对其进行分层优化求解。仿真研究表明,该优化算法能够对弹道进行有效优化。     

内弹道多目标优化算法对比分析

为保证在威力不变的情况下,尽可能降低内弹道过程的最大膛压,建立基于NSGA-Ⅱ、CMOPSO、NSGA-Ⅲ多目标内弹道优化算法,对其进行计算分析.以某无后坐发射系统为研究对象,选定设计变量与目标函数,对目标函数进行无量纲化,对内弹道进行多目标优化,并对比3种算法在内弹道优化过程中的优劣.结果表明:CMPSO算法具有最大的相对速度分布,NSGA-Ⅱ具有最大的相对压力跨度,而NSGA-Ⅲ具有最好的收敛性.     

基于遗传算法的火炮内弹道参数修正

火炮内弹道模型是建立在许多假设情况下的,在内弹道参数中除有些是可以准确测定以外,有不少是不确定的, 只能用符合参数的方法来处理.对内弹道参数的修正是内弹道模型建立的一个重要部分.基于遗传算法对内弹道参数进行了修正.修正目标为弹道特征量的计算值与实验值之差.计算结果表明使用修正后的内弹道参数可以有效地提高内弹道模型的精度和预示性.     

雷达低空目标俯仰角提取的偏差补偿技术

由于多径信号的干扰,单脉冲雷达对低空目标俯仰角的实时测量很难达到靶场外弹道测量的精度要求。结合目前靶场在装雷达系统,研究了掠海巡航飞行低空目标的俯仰角事后提取问题,应用偏差补偿算法从雷达系统实时存储下来的视频信号中提取低空目标俯仰角参数。文中给出雷达系统实时输出的目标俯仰角数据以及应用偏差补偿算法事后提取并进行误差修正的目标俯仰角数据,结果显示,事后俯仰角提取显著改善测量精度,为靶场试验决策提供依据。     

基于遗传粒子群算法的底排参数优化

为优化底排装置结构和药柱燃速系数,以某型底部排气弹为例,分析确立了设计变量和目标函数,综合遗传算法和粒子群优化的优点,设计了遗传粒子群优化算法,结合建立的底排内外弹道模型,构建了基于GA-PSO的底排参数优化模型。算例中优化方案能增加底排弹的减阻率,底排工作时间延长9.56 s,落点存速增加6.01 m/s,最大射程增加1 892.95 m,增幅5.02%。该文设计的GA-PSO具有较好的稳定性和较快的收敛速度,优化模型可以为底部排气弹底排装置的设计提供参考,也可以作为其他相似寻优问题的基本模型。     

燃烧轻气炮发射过程数值模拟与优化

针对常规火炮理论初速极限较低的问题,基于氢氧燃烧特性建立燃烧轻气炮的内弹道内模型。根据燃烧轻气炮原理得到影响燃烧轻气炮內弹道性能的参数,采用粒子群优化算法对发射装置结构和内弹道参数进行优化,使用Fluent耦合Chemkin的方法进一步验证了内弹道数值仿真优化结果。结果表明：优化后装置的初速略微下降,燃烧室的初始压力和最大膛压大幅度下降,研究结果在燃烧轻气炮初期研究阶段具有较高的参考价值。     

基于NSGA-Ⅱ算法的埋头弹药内弹道性能优化

针对埋头弹药内弹道性能优化问题,将改进的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)应用于内弹道数学模型,优化装填参数以提高埋头弹内弹道性能。建立一维两相流模型模拟弹丸膛内运动过程,在此基础上采用NSGA-Ⅱ遗传算法,以弹丸炮口速度和弹道效率为优化目标,在给定最大膛压约束条件下对内弹道性能进行优化。优化结果表明弹道效率基本保持不变的同时炮口速度有所提高。为验证优化结果的适应性及有效性,采用优化后的装填参数在埋头弹火炮上进行了射击实验,结果表明弹丸炮口速度比优化前提高1.056%,在已达到内弹道设计指标前提下使初速进一步提高12.37 m/s。     

基于鲸鱼算法的内弹道性能优化

针对某航炮对最大炮口初速越来越高的要求,以提高最大炮口初速为优化设计目标,对弧厚和发射药药 量进行优化设计。选用具有操作简单、跳出局部最优的能力强等优点的鲸鱼算法,将鲸鱼算法与该炮内弹道数学模 型相结合,对内弹道性能进行优化。结果表明：该方法优化效果较好,最大炮口初速得到了有效提升,所采用的鲸 鱼算法与内弹道相结合是可行的,为后续其他类型火炮内弹道设计提供了一定参考。     

发射药燃速压力指数对火炮内弹道的影响

为研究新型高能发射药的内弹道性能,采用经典内弹道数学模型理论模拟了发射药的燃速压力指数对火炮内弹道性能的影响.结果表明,发射药燃速压力指数的大小及其随压力的变化规律对内弹道性能有很大的影响,对于燃速压力指数随压力升高而减小的新型高能发射药,可获得较高的内弹道示压效率,降低膛压和弹丸初速对发射药装填条件的敏感性.采用传统的平均燃速压力指数来预测该类发射药的内弹道性能,将出现明显的偏差.     

基于Pareto遗传算法的无后坐炮内弹道多目标优化设计

针对某中口径无后坐炮研制中的内弹道设计问题,将多目标优化的Pareto遗传算法与无后坐炮经典内弹道数学模型相结合,以最大膛压和初速作为优化设计的目标,对药室容积和发射药药量进行了多目标优化设计,提出了一种基于Pareto遗传算法的无后坐炮内弹道多目标优化方法。优化结果表明:所采用的Pareto遗传算法与内弹道相结合是可行的; 利用Pareto遗传算法,所得数个内弹道目标优化解以Pareto前沿面的形式给出,设计人员可根据需要从中选择无后坐炮内弹道的最优设计方案。     

水下蓄能式发射装置结构优化

为研究新型水下蓄能式鱼雷发射装置,建立了水下蓄能式发射装置发射过程数学模型.运用遗传算法对水下蓄能式发射装置结构参数和内弹道参数进行了优化计算,在优化过程中,针对参数多、单位及数值数量级不同的情况,采用参数归一化处理成无量纲值,把多目标优化问题转化为单目标优化问题,并采用罚函数法处理约束条件.优化结果表明:优化后的结构...     

基于混合粒子群优化算法的火箭弹内弹道优化设计

针对无控火箭弹的内弹道优化问题,以增加射程为目标,在发动机总冲恒定的约束条件下,分别建立了固体火箭发动机单室单推模式和单室双推模式的内弹道数学模型和优化模型,采用改进的混合粒子群优化算法,对固体火箭发动机的内弹道特性进行优化设计,求得了全局最优解。仿真结果表明,提出的混合粒子群优化算法具有较好的全局寻优能力和鲁棒性,是解决固体火箭发动机内弹道优化问题的有效方法; 设计的优化策略将某型122 mm无控火箭弹的最远射程提高了3.75%～4.45%,仿真结果对无控火箭弹的总体设计具有一定的理论指导意义。     

基于人工鱼群-蚁群算法的UUV三维全局路径规划

针对水下无人航行器在三维环境下的全局路径规划问题,从优化初始信息素分布和转移概率角度,对人工鱼群和蚁群的融合算法进行了深入研究。融合算法中,对人工鱼群算法的状态表达式和移动步长进行了改进;对蚁群算法的启发值、信息素等进行优化设计;借鉴拥挤度因子思想,改进传统蚁群算法转移概率,提升算法的全局寻优能力。在对实际海洋环境数据进行栅格法建模的基础上,以路径长度为衡量指标,利用MATLAB软件进行算法的仿真验证。实验结果表明融合算法的初期收敛速度较快,最佳适应度值和算法耗时均得到改善,算法的有效性得以验证。