针对新型舰炮**与先进制导弹药的技术特点, 提出了融合普通弹药与防空导弹优点的制导炮弹拦截空中目标的思路, 构建了防空制导炮弹的杀伤空域数学模型。根据防空制导炮弹外弹道的特点进行外弹道建模; 基于外弹道模型, 分析杀伤区、发射区的影响因素, 建立杀伤区、发射区的数学模型; 构建了零航路捷径的垂直杀伤区数值模型, 设计了一种快速生成不同航路捷径上垂直杀伤区数值模型算法; 并针对具体实例进行了数值化仿真分析。仿真实例分析表明, 随着目标航路捷径的增大, 炮弹的垂直杀伤区范围逐渐减小, 构建的防空制导炮弹杀伤空域模型合理有效, 对防空制导炮弹的作战使用具有较大的应用价值。

主要研究了雷达跟踪误差对指令制导系统制导精度的影响。首先对雷达跟踪误差进行建模分析, 建立了引入雷达跟踪误差的指令制导回路模型, 并得到了简化模型的解析解, 根据解析解分析了雷达跟踪误差引起的脱靶量随时间的变化关系; 其次运用伴随法详细研究了复杂的指令制导回路模型, 并通过仿真得到了制导系统中各环节参数取值变化时, 雷达跟踪误差的随机误差引起的脱靶量随时间的变化情况。结果表明: 在一定范围内, 雷达跟踪误差引起的指令制导系统脱靶量随制导时间的增加而增大, 且其系统误差是影响脱靶量的主要因素。

针对海上运动目标定位误差较大的特点, 制导炮弹多发同时弹着法(MRSI)可有效提高命中精度和火力密度。初速可控舰炮具有发射弹丸初速可调的优势, 发射的制导炮弹可以进行弹道修正并以预先规划的制导律攻击目标。通过建立炮弹外弹道模型和带落角约束的最优制导律, 提出了海上目标提前点计算方法, 根据制导炮弹弹道特性, 在分析初速固定舰炮火控方法的基础上, 研究了初速可控舰炮的火控解算方法, 并进行了算例仿真。结果表明, 初速可控舰炮可大幅增加同时弹着的弹丸数量, 增强火力密度。

为实现新型舰炮对海作战能力需求生成, 构建框架模型, 建立舰炮**在对海作战过程中的检测概率、最大发现距离及跟踪距离、反应时间及单发命中概率等映射模型。仿真验证新型舰炮在不同初速下, 以要达到指定单发命中概率射击距离25 km处目标时的系统精度为标准, 分析在不同射击距离下对新型舰炮的能力指标要求。模型方法可定量生成满足作战任务的能力指标需求, 对于科学规划新型舰炮**装备发展具有重要的理论和实践意义。

鉴于单通道解调系统一次可检测的光栅波长数目有限, 同时为兼顾 FBG (光纤布拉格光栅)解调系统与上位机通信的稳定性与高速性, 结合波分复用与空分复用技术, 研制了多通道、多通信端口的FBG解调系统。通过控制16路光开关的光路切换, 可实现对16通道FBG传感网的空分复用, 对各通道传感器中心波长进行解调。测试结果表明, 解调系统中心波长分辨率为1 pm, 一次采集光栅波长信息的时间为620 ms, 16个光通道的FBG传感信息更新最短时间不大于10 s, 可对约200只光纤光栅传感器进行有效监测。

结合波分复用和空分复用技术, 可增加光纤Bragg光栅(FBG)传感波长的解调数目。开发了FBG传感器检测仪与计算机系统之间的光纤Bragg光栅传感检测系统。该系统通过串口总线分别与光开关和解调仪通信, 实现了传感光谱的实时描绘和16通道的FBG传感中心波长的动态更新。测试结果表明, 系统工作波长范围为1527~1566nm, 中心波长分辨率为1pm, 一次采集光栅波长信息时间为620ms。

沉降仪是测量路基、桥梁、隧道、边坡等结构物沉降的重要仪器。利用上、下容器相连通结构, 研制了一种水杯式光纤Bragg光栅沉降仪。当沉降发生时, 在压差的作用下, 膜片产生的挠度推动传压杆使等强度悬臂梁的自由端产生同样大小的挠度变化, 使粘贴于等强度悬臂梁表面的光纤Bragg光栅发生拉伸, 进而导致中心波长发生移位, 实验通过检测波长移位可获得沉降量。分析结果显示, 光纤Bragg光栅波长移位对沉降量呈现良好的线性关系, 沉降仪的灵敏度可达15.4pm/cm, 线性度为1.73%FS, 迟滞为0.984%FS, 重复性误差为3.61%FS。

密度可以解释熔融金属的性质和行为, 密度的变化特征反映了熔融金属内部原子距离和配位数等的基本变化。研制了一种测量熔融金属密度的浮子式光纤Bragg光栅传感器, 浸没在熔融金属中的浮子受浮力作用, 通过传递杆、等臂杠杆及连杆, 拉动等强度悬臂梁产生扰度变化, 根据检测粘贴在等强度悬臂梁表面的光纤Bragg光栅中心波长移位值, 测出浮力值, 进而检测熔融金属密度。该传感器的理论灵敏度为0.115 pm/(kg/m3), 4次实验得到熔融金属的平均密度为7.574×103 kg/m3, 略小于理论密度7.621×103kg/m3, 相对误差为0.62, 均方根误差为117.371kg/m3。