警棍发射式防暴动能弹的设计与仿真

为了提高警棍发射式防暴动能弹的非致命性终点弹道效能,传统火力实验缺乏科学性计算,不能满足非致命性弹道效能。分析动能弹弹丸的外弹道过程,结合动能弹弹丸的特征量,提出建立和推导出动能弹弹丸的外弹道方程,然后根据外弹道模型,与防暴弹非致命损伤标准进行对比,确定警棍发射式防暴动能弹丸的出口初速与非命性终点弹道效能的关系。利用MATLAB软件进行编程测试,对动能弹外弹道特征进行仿真,结果表明,对一般防暴动能弹丸具有普遍适应性,并为其它枪发式防暴弹和非致使性弹药的研发提供了参考和借鉴。     

双自动机并联发射时膛口流场数值仿真

为研究双自动机近距离并联发射时膛口流场特征及其对弹丸运动影响问题,采用计算流体力学方法结合动网格技术,建立了包含弹丸运动的膛口流场数值仿真模型,对双自动机近距离并联发射时复杂膛口流场进行了数值仿真.以三种不同身管间距为例,得出了双自动机并联发射时膛几流场的形成、发展及相互干扰过程,及膛口流场对弹丸出炮u后运动姿态的影响情况.仿真结果表明双自动机在近距离发射时,相互干扰的膛口流场对弹丸出炮口后运动姿态有较大影响,以至影响火炮系统射击精度.在双自动机近距离并联发射时,为保证武器系统射击精度,应采取相应措施消除两身管间膛口流场的相互干扰,减小膛内流场对弹丸运动姿态的影响.     

膛内惯性测速系统设计

弹丸的膛内运动参数可以反映火炮工作状态特性,针对常规火炮弹丸内弹道运动测速需求,设计了基于MEMS加速度传感器和姿态传感器的膛内惯性测速系统;采用Kalman滤波和四元数姿态解算算法对传感器数据进行FPGA片上处理,实现了从弹丸挤进到出膛运动过程的时间记录,成功获取弹丸内弹道运动过程中加速度、速度和位移变化;实验结果表明,相对激光区截测速方法,该系统出膛速率测量误差小于2.93%;相对火炮身管原参数,出膛位移测量误差小于1.85%,为内弹道过程弹丸运动参数测量获取提供了技术支持,对火炮系统设计评估具有重要意义。     

高速旋转弹丸外弹道仿真研究

现代战争中,精确打击是大势所趋.将大量常规弹药改造成灵巧弹药.使其具备精确打击能力是一种经济有效的方法.在高速旋转弹丸的设计改造过程中.需要获取外弹道数据.通过实验方法获得这些数据可行但不经济,相比之下.通过计算机仿真获得这些数据要方便、经济、有效的多.在分别建立了高速旋转弹丸的质点和刚体外弹道模型的基础上.利用Matlab进行仿真,得到了所需的外弹道数据.仿真结果与相应实验结果进行比较,验证了模型、参数和算法的可靠性.     

自行火炮虚拟试验平台研究

为了实现自行火炮从开始射击到弹丸出炮口全过程的协同仿真,建立了由内弹道计算模块、自行火炮动力学仿真模块和系统优化模块三个子系统组成的火炮虚拟试验平台;同时,通过将虚拟体引入仿真模型,得到了以弹丸运动状态为目标函数的火炮系统优化模型.以某型火炮为例,获得了在相同射击条件下试验测试数据和平台仿真结果的对比曲线,以及弹炮间结构参数对弹丸角速度的优化结果.分析表明,虚拟试验平台能较真实地反映自行火炮的动态响应特性和弹丸的膛内运动规律,可用于分析火炮结构对射弹散布的影响,为弹炮耦合问题的研究及系统优化提供了一定参考.     

带炮口装置时某火炮膛口流场数值仿真

研究炮口装置能控制火药气体从膛口流出后的流动状态,可以改变身管受力及膛口流场射流结构分布状况,对火炮武器系统性能有重要影响。为研究某新型炮口装置性能及其对弹丸运动影响问题,提高精度,采用计算流体力学结合动网格技术,建立了包含炮口装置和运动弹丸的膛口流场数值仿真模型,利用轴对称Euler方程组和有限体积法(FVM),对带炮口装置的某火炮膛口流场进行了数值仿真。仿真结果反映了带炮口装置时膛口流场发展过程及射流结构的主要特征。根据数值仿真结果分析了膛口流场对弹丸受力状况及运动状态的影响。仿真结果表明某新型炮口装置对膛口流场结构有较大影响,并会影响弹丸出炮口后运动状态,从而影响火炮射击精度。     

防暴武器内弹道仿真计算软件研究

为了提高防暴武器内弹道计算精确性,在阐明97式18.4mm动能痛块弹的结构组成及发射原理基础上,结合经典内弹道和准两相流内弹道方程建立了相应内弹道模型,通过对数值模拟得到的发射过程最大膛压和弹丸初速的误差分析,修正了内弹道模型次要功系数,使模型更接近真实情况;进而利用M语言及VB6.O编制了防暴武器内弹道仿真计算软件,可简便实现防暴武器内弹道的快速、精确计算.     

动能橡胶圆球弹优化选择及外弹道仿真

为了为某型动能防暴发射器选择最优橡胶弹丸,建立了橡胶圆球弹外弹道模型,从国内外典型橡胶圆球弹的大小、空气阻力对弹道的影响和终点效应三方面分析了对橡胶圆球弹选择的影响,利用MATLAB仿真软件计算了8 mm、10 mm、15 mm3种直径不同质量条件下的空气阻力对弹道的影响、最大射程、终点速度、飞行时间、动能和比动能;重点分析比动能和K值对弹道特性及终点效应的影响,通过分析和比较,得出了直径为10 mm,质量为2 g的橡胶圆球弹最适合作为某型动能防暴发射器的战斗弹丸;通过分析直径10 mm,质量2 g的橡胶圆球弹不同发射角度情况下的弹道特性和终点效应,结果表明,该橡胶圆球弹存速能力强,发射距离远,安全性高,为某型动能防暴发射器的弹丸制造提供了理论支撑。     

基于过程仿真的密集阵目标拦截效能研究

根据密集阵对目标连续射击原理,建立了对目标典型突防机动样式下目标雷达跟踪和航迹预报模型、炮弹垂直面弹道模型、火炮伺服随动控制模型;开发了密集阵拦截作战过程仿真软件,根据目标轨迹预报和炮弹弹道,计算射击时间、仰角、方位角,建立射击队列,根据射击队列参数进行火炮随动姿态仿真,通过目标和炮弹运动与弹道仿真的位置,进行命中分析...     

火炮发射精度优化问题分析

火炮发射精度由射击密集度和射击准确度组成,身管振动影响火炮射击密集度和准确度.但影响身管振动的因素很多,一直来很难建立符合实际的振动模型,对火炮的射击精度进行准确分析.目前火炮发射精度分析时模型较简单,考虑因素较单一,特别是缺少多因素同时作用时火炮发射时的精度问题研究.为解决上述问题,建立了起落部分的虚拟样机模型,利用ADAMS动力学仿真软件综合分析了弹丸质心偏移量、高低机齿轮啮合间隙和衬瓦身管配合间隙三种因素耦合对炮口振动的影响.分析表明多因素对炮口振动存在耦合影响,为炮口振动特性的综合分析以及对接触间隙的优化控制提供了依据.     

火炮射击训练视景仿真系统设计与实现

关于火炮射击训练系统设计问题,针对火炮实装实弹训练存在高成本,高危险,受客观条件限制多等问题,提出利用视景仿真技术的火炮射击训练方法。在Creator建模工具上创建了火炮、炮弹、目标三维模型和射击场地形;依据火炮外弹道模型,设计开发了基于Vega Prime的火炮射击训练系统原型;针对Vega Prime界面设计不足,采用MFC开发了友好的人机操作界面。运行结果表明,系统能实时仿真火炮射击操作过程,满足火炮射击训练要求。     

非致命打击武器系统内弹道模拟研究

为了实现对非致命防暴武器发射能量的调节并控制其终点效能,解决"近处不敢打,远处打不到"的问题,提出了恒量动能非致命打击武器系统这一全新理论,在选用了两相流内弹道模型的基础上,采用四阶龙格库塔法,利用MATLAB语言仿真技术进行编程测试,对改进型18.4mm防暴枪的内弹道进行数值仿真,并将模拟结果与实验结果进行分析比对,验证了内弹道模型和仿真结果的正确性,得到了发射过程中,膛内火药燃烧及燃气流动状态的变化规律,弄清了泄气孔位置、气室容积以及泄气孔半径对弹丸初速的影响规律,为非致命防暴武器的进一步发展打下了坚实的基础。     

基于虚拟现实的炮兵分队射击训练仿真研究

由于实弹射击训练费用昂贵，部队组织训练难度增大，训练保障困难，为了满足部队作战训练的需要，该文在深入研究虚拟现实技术的基础上，建立了一套完整的炮兵分队射击训练仿真系统。该系统是基于MuhiGen Creator／Vega和c＋＋的虚拟现实仿真机制。该文对系统中涉及的火炮建模、炮兵分队射击训练模拟仿真和虚拟靶场环境生成等关键技术进行了较为深入的研究和探讨，为炮兵作战全程训练仿真系统开发提供理论依据。实践表明，系统能够达到射击训练的目的，并且有很好的沉浸感和交互性。     

火炮发射高过载信号存储测试系统设计

针对某高过载弹体无损回收试验系统,研制了一套火炮发射高过载存储测试装置.该装置以STM32为控制核心,实现信号调理、数据存储、串口通信等功能.软件设计上采用一次外触发+多次内触发的方式,有效规避了测试时误触发的现象.该装置将加速度传感器与存储测试电路分离安装,方便传感器的拆卸,可安装于发射弹体的尾部,能够检测并记录弹体发射过程中的加速度数据.试验后回收装置,利用上位机读取检测到的数据并显示波形,可以为之后弹体无损回收的理论分析、参数设置提供重要的实验依据.     

四阶龙格_库塔法在火控解算中的应用

高炮外弹道微分方程组的实时解算一直是火控领域中一项重点的研究课题。本文介绍了以弹丸质心运动为模型的外弹道微分方程组的龙格库塔解法。同时给出了使用龙格-库塔算法对其进行实时积分解算的流程,并通过MATLAB仿真验证,对从事火控系统设计和论证工作有参考意义。     

基于惯性动作捕捉的人体运动姿态模拟

针对人体运动姿态编辑的自由性,提出一种人体运动姿态模拟方法。该方法采用贝塞尔曲线和数值数据编辑人体运动姿态。根据人体运动的特点,在VC++中运用OpenGL构建虚拟人体模型,利用动作捕捉技术设计人体运动姿态的模拟程序。结合人体关节正常活动范围,对主要关节点的运动姿态进行分析,结果表明,该方法能有效利用人体运动数据,驱动虚拟人体模型。     

外弹道可视化仿真研究与实现

当前对于炮弹外弹道的研究主要以数据处理分析为主,缺乏以动态实时直观的仿真方式对外弹道进行分析和处理。在介绍了外弹道数学模型,分析了各种数值仿真方法的基础上,通过构建基于OpenGL的三维视景仿真环境和基于Matlab的二、三维坐标轴,实现了基于数值仿真实时驱动的弹道可视化仿真平台,借助此平台对炮弹的飞行轨迹、实时运动姿态及落点散布进行了仿真验证和分析,得到了不同风速对炮弹飞行轨迹的影响程度。     

基于Forge云的艺用人体解剖绘画仿真系统

针对目前人物动画制作以及绘画过程中对人体结构认识不足的问题,以及虚拟现实技术在教育中的优势,提出了一个基于Forge云的艺用人体解剖绘画仿真系统方案.系统按照人体结构比例,采用块面加线的模式完成人物模型的构建及可视化过程,完全遵照动画运动规律,以骨骼动画结合三维动作捕捉的方式实现人体运动仿真.通过Forge云平台和Three.js完成人机交互.最后,将漫画模块和Forge云模块双向通信,完成漫画人物姿态仿真.通过测试证明,该系统的仿真度和易用性较高,为数字化学习和移动学习提供了环境,有助于学习者深入理解人体解剖结构,并正确掌握漫画人物的造型方法.