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针对当前爱国基地中的仿真坦克和仿真战车无法模拟炮弹发射的问题,设计一种模拟炮弹及检测包装装置.采用 STM32F103 单片机作为控制核心,通过多种传感器的配合,能快速且低误差地完成对分体式模拟炮弹的检测和包装工作.结果表明:该装置具有安全性高、结构简单、成本低和可操作性强等优点,能够模拟炮弹发射时的真实感受,并具有弹头和弹壳可分离的特点,可重复利用.
模拟炮弹检测包装装置STM32F103
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行进间坦克炮控系统(Tank Gun Control System,TGCS)是不确定扰动下的刚柔耦合系统,存在摩擦、碰撞等不确定扰动因素,容易引起 TGCS 稳定失衡.为了提高行进间 TGCS 稳定控制性能,本文基于哈密顿原理,建立了含有车体扰动信息的 TGCS 刚柔耦合动力学模型,在 TGCS稳定力矩与电机输出力矩等效基础上,推导建立了机电耦合非线性模型,列写了 TGCS 状态空间表达式,以线性二次型调节器(Linear Quadratic Regulator,LQR)最优控制理论为基础,设计了融合扰动观测器的LQR(Disturbance Observer-Linear Quadratic Regulator,DOB-LQR)新型控制策略,观测估计不确定扰动对应的状态量,与系统输出状态量共同构成系统全状态反馈,经最优反馈增益系数,以最优状态反馈实现行进间 TGCS 稳定控制.通过仿真分析,验证了 TGCS 刚柔耦合动力学建模方法的准确性.以坦克在不同行驶速度下车体扰动为输入激励,对比 DOB-LQR 与传统PID控制策略输出目标信息角位移偏差标准差,其中25km/h行驶工况方位向、俯仰向分别提升72.18%、70.55%,35km/h行驶工况分别提升71.61%、69.68%.
非线性刚柔耦合动力学模型坦克炮控系统机电耦合线性二次型调节器扰动观测器
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为改善坦克在作战时炮塔座圈的润滑性能,提高坦克行进间火炮射击精度,对不同路面等级等多因素影响下坦克炮塔座圈动力学行为和润滑特性进行研究.基于 RecurDyn 及 SolidWorks 软件建立坦克多体动力学模型,进行动力学仿真获取不同路面等级、行进速度及润滑脂种类下炮塔座圈的动力学特性变化规律.开展炮塔座圈弹流润滑分析,揭示路面等级、润滑脂等因素作用下坦克炮塔座圈接触微区润滑特性演变机理.结果表明:坦克车速越快,路面等级越高,坦克车身振动越剧烈;路面扰动对炮塔座圈接触微区润滑性能影响较大,且对油膜厚度影响最大;重载工况下,粘度大的润滑脂效果更好.
坦克炮塔座圈随机路面动力学仿真弹流润滑
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针对目标背景图像畸变条件下毁伤评估精确性和时效性不足问题,通过综合分析弹药毁伤效能并构建典型目标物毁伤树,利用 YOLO 算法高效检测目标炸点位置,基于毁伤判据确定目标毁伤程度,建构形成基于深度学习的坦克目标毁伤效果评估方法.实验结果表明,使用该方法能从战场图像中有效识别坦克目标,且结合坦克目标的毁伤树可准确评估其毁伤等级,可为战场快速决策与火力打击效果反馈提供可靠技术支撑.
深度学习YOLO毁伤树智能毁伤评估效果评估
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针对坦克炮收壳机构复进过程中因摆动导致收壳成功率低下的问题,提出一种基于复进力驱动的新型收壳机构方案.建立了收壳机构的动力学模型,分析了复进力传递过程中药壳收集器的摆动特性,并利用 LS-DYNA 仿真模拟了不同弹簧刚度下药壳收集器的运动轨迹.研究发现,弹簧刚度的选择对抑制药壳收集器摆动具有显著影响.进一步采用非支配排序遗传算法对药壳收集器的摆动幅度进行多目标优化,收壳成功率从 79.8%提升至 90.7%.研究结果表明,所提出的优化方法有效提高了收壳机构的稳定性和可靠性,可为坦克炮自动收壳系统的设计提供理论和方法参考.
坦克炮收壳机构动力学仿真摆动优化
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随着现代战争形态向信息化、智能化方向发展,坦克作为陆战核心装备,亟需通过发展开放式架构、智能化手段来提升作战效能.针对传统坦克存在线式集成、系统堆砌、功能固化等问题,提出了一种新型智能化坦克火控系统,对其架构设计关键技术展开研究.基于模块化与开放式设计理念构建了涵盖侦察感知、打击决策、火炮控制、地空协同的火控系统架构,重点突破火控系统总体架构设计、软件定义火控、智能化控制等关键技术,实现坦克火控系统的高效重构与智能升级,为未来智能化坦克火控系统的研制提供了需求牵引和技术支撑.
坦克火控系统开放式架构智能化模块化
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随着科技的不断进步,仿真技术和三维建模技术在试验效果评估中的应用条件日益成熟.三维建模技术可以精确地描绘实物,实现三维物体的真实再现.将三维建模技术应用于设计与制造,可以有效降低成本、提高效率.3DS MAX具有强大的三维建模能力,其支持放样建模、NURBS建模等技术,因此能够建立飞机、汽车、坦克等复杂的三维模型.利用3DS MAX进行三维模型的编辑,可实现3DS MAX模型到OpenGL的转换,完成坦克三维建模的工作.利用数码相机、三维扫描仪等设备采集坦克的三维数据等信息,对采集到的信息进行优化,去除采集过程中产生的大量冗余信息,保留建模所需的目标形状轮廓等,并对模型形状轮廓进行信息分类,如轮胎、履带、装甲、炮管等,为后续建模奠定基础.通过3DS MAX等软件处理,完成坦克三维模型的建立.使用三维扫描仪获取坦克的三维几何数据,利用3DS MAX进行三维模型编辑,得到坦克的三维几何模型.通过采集仿真标准体随环境变化的图像,分析出图像颜色变化规律,利用OpenGL指令对三维模型进行渲染,得到不同环境参数下坦克的仿真效果.通过对坦克的仿真,可以获得在不同太阳高度角、不同距离下的坦克渲染效果,从而达到仿真的目的.
仿真技术三维建模技术3DS MAX喷涂仿真
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针对二维弹道修正坦克炮榴弹在飞行过程中因鸭舵控制与前后体差动旋转引发的共振失稳问题,提出一种基于上升段前体速率控制的稳定性增强方法.通过建立描述弹体与引信耦合运动的七自由度弹道模型,推导以广义复攻角表征的角运动方程,系统分析双旋弹的共振机理与动态稳定条件.理论研究表明,前体转速与弹体角运动频率接近时易诱发共振,导致攻角幅值急剧增大.仿真结果表明,在弹道上升段对前体施加-20 r/s 或-2 r/s 的转速控制,可有效规避共振区间,实现全弹道陀螺稳定与追随稳定.该研究为坦克炮榴弹二维弹道修正技术的工程应用提供了理论依据与设计参考.
尾翼稳定弹双旋鸭式修正共振飞行稳定性
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针对复杂战场环境下坦克姿态识别精度不足的问题,提出一种改进 YOLOv11 的改进 YOLO11 算法.通过引入RFAConv 空间注意力卷积增强细节特征提取能力,采用 ASF-YOLO 颈部结构优化多尺度特征融合,利用 MobileViT主干网络平衡轻量化与性能,并集成 CAA 注意力机制强化上下文依赖关系.为解决真实数据稀缺性问题,结合俄乌战场开源影像与Unity3D 虚拟仿真技术,构建包含 1 332 张图像的数据集(12 类姿态角度).实验表明:改进YOLO11算法在 mAP@50%达到43.7%,较基准模型 YOLOv11 n 提升4.3%,召回率提升2.4%,提升了复杂场景中坦克姿态的识别精度与鲁棒性.
改进YOLO11算法坦克姿态识别虚实数据集YOLOv11Unity3D
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针对2030-2050 年多域融合、全域机动作战环境对坦克装甲车辆提出的秒级对抗、跨域拓展、高能载荷协同等颠覆性挑战,为了解决传统静态模块化、单域能力锁定的设计范式难以适配未来作战需求的核心问题,通过双曲线演化与预测模型系统揭示特种车辆构型演进规律,提出异构集成构型理论与设计方法,采用理论建模、仿真验证、工程验证与能力推演相结合的研究方法,突破动态重构、能量-信息协同、多域集成等关键技术瓶颈.研究实现动态重构时间压缩至 10 s 内、OODA(Observe-Orient-Decide-Act)循环显著优化、高能载荷功率波动控制在±3%以内的核心性能提升,基于该理论研制4 种异构集成新构型装备并完成工程落地与实战化验证.完成了坦克装甲车辆从"功能固化平台"到"动态能力聚合体"的设计范式革新,为 2030-2050 年坦克装甲车辆的能力跃升与体系化发展提供了完整的理论支撑与工程实现路径.
坦克装甲车辆异构集成构型双曲线演化与预测模型多域协同动态重构OODA循环
