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高射速发射理论与技术实验室
高射速武器发射理论与技术实验室

1、团队形成基础与发展目标

高射速武器发射理论与技术团队于“九五”期间由薄玉成教授创立。薄玉成教授以自动武器教研室为主组建了科研团队,并聘请朵英贤院士来校加入团队。团队成立之初,朵院士和薄玉成教授紧盯国内外自动武器的发展趋势,在国内率先开展了转管武器的研究工作,并与兵器第208研究所、兵器847厂和中船重工713所等进行了广泛的技术合作,奠定了团队的基础。20余年来,团队逐步发展壮大,形成由16名成员组成,年龄、知识结构合理,研究方向互补的研发团队,在高射速武器发射理论与技术领域占有重要的地位。

高射速武器发射理论与技术团队依托中北大学武器系统与应用工程国家重点(培育)学科、兵器科学与技术山西省优势重点学科、兵器发射理论与技术国防特色学科等平台,与中国兵器工业第208所、中船重工第713所、中国兵器152厂、中国兵器296厂、中国兵器847厂、中航工业一飞院、航天五院、一汽集团等多家单位进行了项目合作,内容涉及武器结构设计、结构疲劳与可靠性分析、数字化设计与制造技术、仿真分析计算、动态模拟和半实物仿真等领域。

高射速武器发射理论与技术团队在多年积淀和发展的基础上,围绕火炮自动武器发射时的“高温、高压、高速和高射频”的发射特性,探索发射系统新原理、新结构,形成了如下研究方向:

1)弹道理论与发射控制技术研究方向

主要结合内外弹道发射技术,流固藕合分析等跨学科知识,开展了高射速发射弹道特性、超空泡射弹与变介质发射理论与技术、信息化枪弹技术、冲击载荷下结构强度等理论与技术的研究。

2)高射速自动机理论与技术研究方向

主要针对是未来防空反导的军事需求,围绕转管发射、串行发射、并行发射等万发/分以上的高射速武器总体技术、自动机与供输弹技术、低后坐发射技术、机构运动可靠性、结构动态检测等方面的理论与技术研究。

3)发射动力学与控制技术研究方向

主要针对高射速武器在车载、机载、舰载及特种环境,通过发射动力学分析和动态控制,研究不同平台发射对射击精度和动态特性的影响,提高武器装备在多种作战环境下的高速机动作战能力,开展效能评估和探索新型发射原理等理论与技术的研究。

4)动态模拟与仿真技术研究方向

主要针对高射速武器等在发射中在载荷特性、供输弹特性、机构/结构运动特性等开展模拟仿真与试验技术研究。

本团队以这四个研究方向为主,积极开展相关技术研究,承担了兵器、航空、航天、船舶等行业与发射技术有关的科研项目。近五年来,先后承担国家自然科学基金、总装型号项目、国防基础科研、总装瓶颈和专用技术等纵向/横向项目上百项,近三年累计到款经费2000万元,在兵器发射理论与技术领域积累了丰厚的研究基础,为合作单位的工程实践和产品设计工作提供了有力的理论与技术支持。

高射速武器发射理论与技术团队将紧紧围绕国家和学校“十三五”发展规划,“双一流”建设目标,紧贴国防建设需求,进一步加强射速武器发射理论与技术为的基础和应用研究,推进我国高射速防空反导武器的发展。同时,抓住军民融合发展的大好时机将已有的超高压结构技术、高精度动态检测技术、高效缓冲技术等进行技术转化,积极服务地方经济建设。在未来3-5年,总结已有技术成果,积极申报省级工程中心或实验室,争取成为省级科技创团队。

2、团队结构及内部管理制度和运作机制

高射速武器发射理论与技术团队是在朵英贤院士和薄玉成教授的带领下逐渐成长起来的,团队的专业、能力、经验和年龄等方面具有互补性和交叉融合性。目前团队成员都具有博士学位,有3位教授和6位副教授,学科涵盖了兵器科学与技术、机械制造及其自动化、自动控制等学科领域,团队中杨臻、王惠源、曹广群和解志坚有企业博士后或企业任职经历。团队成员主要有60年代、70年代和80年代不同年龄段的教师组成,长期在同一课题组工作,知识结构互补,拥有丰富的研究经验与技术基础。

为使团队管理制度化、科学化、规范化,保障团队建设的顺利进行,在内部成员分工、内部管理制度和协作运行机制等方面建立了一整套严格的制度,团队以“求真、求实、求精”的理念进行科学研究工作,建立了定期内部沟通机制,及时、准确地收集和交流相关信息并讨论解决方法。团队执行“议事民主协商、课题专人负责、突出团队贡献”的管理模式,形成了“学术自由、注重基础、强化应用和认真负责”的学术氛围,围绕高射速武器的相关理论与技术,依托兵器科学与技术山西省优势重点学科、兵器发射理论与技术国防特色学科等平台,协作开展项目的基础与应用研究,逐步在兵器发射理论与技术领域积累了雄厚的技术积淀。

3、团队产学研用合作情况

高射速武器发射理论与技术团队依托中北大学武器系统与应用工程国家重点(培育)学科、兵器科学与技术山西省优势重点学科、兵器发射理论与技术国防特色学科等平台,与中国兵器第208所、中船重工第713所、中国兵器152厂、中国兵器847厂、中国兵器296厂、航天五院等单位建立了相对稳定的产学研用合作关系。

中国兵器第208所是我国轻武器研究重点单位,团队与208所的合作起源于薄玉成教授和朵英贤院士在中北大学和208所两地的工作经历,是本团队长期和最重要的科研合作基地。目前已培养有10多名博士硕士在208所工作。近5年和该单位合作的项目有包括:XXX机枪等三个型号项目、XXX兼容自动机、XXX枪弹技术研究、XXX发射技术研究、XXX武器动态模拟平台技术究、XXX瓶颈技术研究、XXX自动机研究、XXX发射模拟试验系统等纵横向项目几十项。

团队与中船重工第713所也有长期的合作研究,主要集中在高射速小口径火炮和大口径舰炮的研究中,主要合作的项目包括:XXX发射动力学与优化技术国防基础科研项目、XXX阻力矩测试研究、XXX匹配试验研究、XXX测试技术等纵横向项目几十项。

团队与中国兵器第152厂开展的研发项目和科研活动包括:XXX技术研究、等纵横向项目数十项。

团队与中国兵器第847厂开展的研发项目和科研活动包括:XXX自动机XXX技术研究、XXX试验装置、XXX半实物仿真技术等纵横向项目数十项。

4、团队科研工作条件

本团队依托的兵器科学与技术学科是国务院学位办2003年批准的一级博士学位授权点,并设有“兵器科学与技术”博士后流动站。学科下设的武器系统与运用工程”学科方向2007年获国家重点(培育)学科。火炮自动武器与弹药工程获山西省重点建设学科,以学科为依托的“地下目标毁伤技术”2007年获国防重点学科实验室。2012年获“山西省兵器工程研究生创新教育中心”、2013年获“山西省兵器工程虚拟仿真实验教学中心”。2010年兵器科学与技术一级学科获批山西省优势特色学科,2015年学科入选山西省学科攀升计划。本团队依托的兵器发射理论与技术是兵器科学与技术一级学科的下设研究方向,1981年获硕士学位授予权,

全国首批硕士学位授予点,1998年获二级博士学位授予权。国防科工局2008年批准建设的“十一五”国防特色学科并批复300万的学科建设经费,建设有高射速武器技术实验室。

本团队在学校“学科带头人+学科团队+科研平台”的基层学术组织模式下,充分利用优势特色学科和国防特色学科的发展,积极进行硬件和软件条件的建设。目前,有高射速武器技术实验室、结构强度与可靠性实验室、动态模拟与仿真实验室等,购置了转管自动机设备、X射线残余应力检测设备、热像仪、动态测试系统、六自由度摇摆台和目标动态模拟台、自增强模拟试验系统等设备,为团队的发展提供了条件。

同时,本团队与208所、713所、152厂、847厂等单位有长期的合作,可为本团队的持续发展提供支持。

5、团队合作取得的研究成果及其转化应用情况

高射速武器发射理论与技术学科团队围绕高射速发射理论与技术、武器系统多物理场耦合分析、动态测试技术以及数字化设计与制造技术研究,在基础研究、应用研究、成果转化和产业化等方面合作取得的创新性研究成果。特别是在转管武器、并行集成发射系统的设计、分析与仿真等方面有深入的研究,学科团队几乎参加了我国舰载、车载、机载等中小口径转管武器的研制,所建立的转管武器自动机模拟试验系统,可模拟高射速自动机的运动、供输弹运动以及阻力矩等相关的测试,是国内唯一可模拟自动机运动的试验系统。

目前,国内从事高速射武器的研发人员基本上是本学科方向培养的博士、硕士和本科生。学科团队与国内转管武器、并行发射等高射速研究单位建立了良好的合作关系,形成了有鲜明的特色。《兵器》杂志社2014年第10期,以“中国转管武器和它的研究团队”为题,用6页版面介绍了本学科团队的相关教学科研工作。

团队将火炮身管自紧技术研究成果创新性的应用于超高压容器的研制领域,并以此研究课题主持了两项国家自然基金,获国家发明专利一项。团队将火炮反后坐装置研究成果创新性的应用于汽车模拟碰撞试验领域,与一汽集团进行了广泛的产学研合作,先后研制成功汽车正面碰撞模拟试验装置和汽车侧面模拟碰撞试验装置获国家发明专利两项,团队获山西省科技进步二等奖一项,研制的载重汽车磁流变自适应悬架减振系统获国家发明专利一项,2016年获山西省科技进步三等奖。

团队积极开展技术研发,为713所、847厂研制了多套条件保障试验产品,都用在了相关产品的检验中,汽车侧面模拟碰撞试验装置国家发明专利授权武汉伟世通科技有限公司进行专利使用授权。