基于發(fā)射藥序列裝填的火炮內(nèi)彈道性能優(yōu)化

李彥君,李全俊,韓智鵬,郭進(jìn)勇,楊治林

(中國兵器裝備集團(tuán) 自動(dòng)化研究所有限公司, 四川 綿陽 621000)

0 引言

模塊裝藥目前廣泛應(yīng)用于大口徑火炮,具有模塊化結(jié)構(gòu)特征,便于根據(jù)發(fā)射要求調(diào)節(jié)模塊數(shù)量,為自動(dòng)化裝填和提高射速創(chuàng)造條件。然而目前模塊裝藥在實(shí)際生產(chǎn)過程中均采用自由裝填模式,可燃藥盒內(nèi)存在較大未利用空間,導(dǎo)致裝填密度不高,極大地限制了火炮性能的提升,而目前通過發(fā)射藥配方提升火炮性能已達(dá)到瓶頸,因此研究模塊裝藥裝填方式對火炮性能的影響具有重要意義。

近年來關(guān)于模塊裝藥內(nèi)彈道性能、熱安全分析等方面的內(nèi)容,國內(nèi)外已有大量的研究。文獻(xiàn)[1-2]中主要研究了模塊裝藥的烤燃特性,建立了膛內(nèi)模塊裝藥二維非穩(wěn)態(tài)烤燃模型,對烤燃過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,分析模塊裝藥在火炮連發(fā)射擊裝填留膛的熱安全性。文獻(xiàn)[3-4]中研究了在外界不同熱工況下,建立模塊裝藥的二維非穩(wěn)態(tài)烤燃模型,分析了模塊裝藥的烤燃特性。文獻(xiàn)[5-6]中設(shè)計(jì)模塊裝藥可視化點(diǎn)傳火模擬實(shí)驗(yàn)裝置,分別針對單模塊、雙模塊裝藥的點(diǎn)傳火過程進(jìn)行試驗(yàn),建立了模塊裝藥藥盒破裂及藥粒飛散三維非穩(wěn)態(tài)氣固兩相流模型,分析了模塊不同初始裝填位置對模塊裝藥點(diǎn)傳火過程中藥粒散布特性的影響。文獻(xiàn)[7-9]中基于兩相流內(nèi)彈道燃燒理論模型,對模塊裝藥進(jìn)行膛內(nèi)發(fā)射模擬,揭示了不同場景下彈道性能、模塊著火燃燒現(xiàn)象、壓力波動(dòng)等情況。文獻(xiàn)[10]為描述大粒子高密度裝藥的運(yùn)動(dòng)特性以及燃燒室內(nèi)流場和火焰蔓延的發(fā)展過程,基于歐拉-拉格朗日方法,建立了一種新的改進(jìn)簡化的粒子元模型,研究了不同點(diǎn)火和裝藥條件對火焰?zhèn)鞑バ阅艿挠绊憽Ｎ墨I(xiàn)[11]中根據(jù)模塊裝藥的特點(diǎn)對現(xiàn)有模型進(jìn)行改進(jìn)和細(xì)化,使其更接近模塊裝藥的內(nèi)彈道實(shí)際過程。文獻(xiàn)[12]中通過分析和計(jì)算建立了基于全膛燒蝕的內(nèi)彈道模型,并導(dǎo)出求解算法。文獻(xiàn)[13-15]中通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、切比雪夫建立動(dòng)力學(xué)替代模型,分別使用博弈論和進(jìn)化算法對內(nèi)彈道計(jì)算的參數(shù)和彈道性能進(jìn)行了優(yōu)化。

綜上所述,現(xiàn)有的國內(nèi)外模塊裝藥各類研究大都基于自由裝填方式下進(jìn)行,目前通過研究發(fā)射藥配方的方式提升火炮初速性能已很難超過15%,忽視了模塊裝藥裝填方式本身對火炮性能的影響,本文針對序列裝填模式下的模塊裝藥技術(shù)展開研究。序列裝填主要指發(fā)射藥在可燃藥盒的裝填方式,目的在于通過某種裝填策略提升有限空間里發(fā)射藥裝填密度,從而提升火炮發(fā)射性能。本研究中巧妙地將模塊裝藥的序列裝填方式轉(zhuǎn)化為不等圓Packing問題(UCPP)[16-19],對比了序列裝填與自由裝填模式下火炮內(nèi)彈道性能,驗(yàn)證了本研究中提出的序列裝填方式的優(yōu)越性,并通過改進(jìn)的進(jìn)化算法優(yōu)化發(fā)射藥序列裝填布局方式,進(jìn)一步提升火炮的內(nèi)彈道性能。

1 基于模塊裝藥序列混合裝填的內(nèi)彈道建模

1.1 發(fā)射藥序列混合裝填方式建模

目前傳統(tǒng)的模塊裝藥采用自由裝填方式,如圖1所示。自由裝填主要存在的問題是裝填方式隨意,裝藥質(zhì)量一致性差;可燃藥盒裝填空間未被充分利用,裝填密度不高,發(fā)射性能尚有提升空間。

圖1 模塊裝藥自由裝填方式

為解決上述問題,本文從序列裝填方式出發(fā),針對傳統(tǒng)裝填方式不足,采用新型分層裝填模式,充分利用可燃藥盒有限空間,裝填方式如圖2所示。從圖2可以看出分層裝填模式下,填充方式由若干層發(fā)射藥粒堆疊而成,因此只需解決某一層的最大化裝藥問題就解決了整個(gè)裝藥方式問題(每一層裝填方式相同)。

圖2 模塊裝藥序列裝填方式

由于可燃藥筒、發(fā)射藥顆粒大小尺寸固定(排除生產(chǎn)誤差),因此在可燃藥筒(圓柱形)高度和發(fā)射藥顆粒(圓柱形)高度確定的情況下(不同顆粒大小的發(fā)射藥高度相同),發(fā)射藥的序列裝填方式問題可以轉(zhuǎn)化為不等圓Packing問題(UCPP)。

對于本文的不等圓Packing問題,相應(yīng)的問題描述如下:給定N個(gè)半徑分別為Ri(i=1,2,…,N)的小圓,將這些小圓互不重疊、盡可能多地放入大的圓環(huán)里。如果將大的圓環(huán)形容器的圓心坐標(biāo)固定為原點(diǎn),外環(huán)半徑為R,內(nèi)環(huán)半徑為r,將第i個(gè)小圓的圓心坐標(biāo)記為(xi,yi),則不等圓Packing問題轉(zhuǎn)換為尋找布局X=[(x1,y1,R1),(x2,y2,R2),…,(xN,yN,RN)],以滿足以下目標(biāo)函數(shù)

(1)

式中:V=π(X)表示序列裝填方式X與彈丸初速V之間的映射關(guān)系;s.t.表示發(fā)射藥截面圓在可燃藥筒截面圓環(huán)內(nèi),且發(fā)射藥截面圓之間互不相交的約束條件。

1.2 模塊裝藥內(nèi)彈道模型

本文采用基于多孔火藥的經(jīng)典內(nèi)彈道模型,其模型方程組為:

幾何燃燒定律

(2)

式中:Z為火藥已燃相對厚度;ψ為火藥已燃百分?jǐn)?shù);χ、χs、λ、λs、μ為火藥形狀特征量。

燃速定律

(3)

式中:e1為藥?；『?u1為燃速系數(shù);p為火炮膛壓;n為燃速指數(shù)。

彈丸運(yùn)動(dòng)方程

Spdt=φmdv

(4)

內(nèi)彈道基本方程

(5)

式(3)、式(4)中一些參數(shù)的計(jì)算方式為:

(6)

由于考慮發(fā)射藥裝填過程中至少存在2種以上不同半徑的發(fā)射藥,假設(shè)某一層中第i個(gè)裝填的發(fā)射藥長度為hi,發(fā)射藥密度為δi。根據(jù)1.1節(jié)中序列裝填的建模內(nèi)容,得出式(5)中裝藥質(zhì)量ω可以表示為

(7)

式中:T為發(fā)射藥裝填層數(shù),表示一個(gè)可燃藥盒裝有T層發(fā)射藥堆疊而成;N為一層發(fā)射藥裝填的總個(gè)數(shù)。

內(nèi)彈道方程的求解目前主要采用計(jì)算精度高、運(yùn)算速度快的四階龍格-庫塔法[11-12],求解方法如下:

根據(jù)一階微分方程組

(8)

式中:gj為k的第j個(gè)因變量;gj0為z=z0時(shí)的初值。

式(8)方程的解為

(9)

式中:步長h=ki+1-ki;i為自變量離散點(diǎn)個(gè)數(shù);

2 基于改進(jìn)遺傳算法的序列混合裝填內(nèi)彈道性能優(yōu)化

本文針對目前模塊裝藥自由裝填方式下,發(fā)射裝藥密度低,發(fā)射性能未充分釋放的問題,采用不同顆粒大小的發(fā)射藥序列裝填分層混合裝填模式進(jìn)行裝藥,并通過進(jìn)化算法求解序列裝填的最佳布局方式,實(shí)現(xiàn)內(nèi)彈道性能的優(yōu)化。布局方式指不同發(fā)射藥粒在可燃藥盒里的排列方式。

由前文1.1節(jié)序列裝填建模內(nèi)容可知,布局方式問題可以轉(zhuǎn)化為圓環(huán)內(nèi)不等圓的Packing問題,Packing問題主要研究如何在有限的空間內(nèi)最大化放置物品時(shí)的容器利用率,容器利用率越高,可燃藥盒裝填發(fā)射藥的質(zhì)量就越多。Packing問題是具有NP難度的組合優(yōu)化問題,目前求解這類問題多數(shù)采用啟發(fā)式算法[16-19]。

2.1 一種改進(jìn)的遺傳算法

遺傳算法具有很強(qiáng)的全局搜索能力,但也存在容易陷入早熟、依賴初始種群、局部搜索能力薄弱的缺陷,針對以上問題和本文研究內(nèi)容,提出一種改進(jìn)的遺傳算法。

1) 染色體編碼

本文采用實(shí)數(shù)編碼,故由基因變量構(gòu)成的染色體個(gè)體可以表示為

Xu=[(x1,y1,R1);(x2,y2,R2);…;(xN,yN,RN)]

(10)

式中:x表示發(fā)射藥顆粒截面圓圓心橫坐標(biāo);y表示發(fā)射藥顆粒截面圓圓心縱坐標(biāo);R表示發(fā)射藥顆粒截面圓半徑;N表示可燃藥盒裝填的第N個(gè)發(fā)射藥,由于裝填過程發(fā)射藥顆粒大小隨機(jī)選擇,導(dǎo)致不同裝填布局方式下可燃容器里發(fā)射藥個(gè)數(shù)不同,但盡可能保證可燃容器裝滿,充分利用容器空間;Xu為種群中第u個(gè)染色體,表示可燃藥盒裝填的發(fā)射藥坐標(biāo)和顆粒大小信息集合。

2) 適應(yīng)度函數(shù)及約束條件

由于本文目標(biāo)在于優(yōu)化槍炮的內(nèi)彈道性能,涉及膛壓和彈丸初速,則適應(yīng)度函數(shù)設(shè)計(jì)為

(11)

式中:Vt.max表示內(nèi)彈道v-t曲線速度的最大值;s.t.表示約束條件;Pt.max表示內(nèi)彈道p-t曲線膛壓的最大值;Pmax表示膛壓的極限值,本文中取580 MPa。

3) 選擇算子

初始種群采用隨機(jī)地方式產(chǎn)生,并滿足式(1)中的約束條件s.t.,初始種群可以表示為

H=[X1,X2,…,Xgn]

(12)

式中:gn表示種群染色體個(gè)數(shù);H表示初始種群集合。

本研究中用輪盤賭方式選擇父代,并采取最優(yōu)保留策略,輪盤賭概率計(jì)算可以表示為

(13)

式中:Fs表示種群適應(yīng)度值集合;Fs.max為種群適應(yīng)度值集合中最大值;fi表示第i個(gè)染色體適應(yīng)度值;Pi為選擇第i個(gè)父代時(shí)輪盤賭被選中的概率;cumPj表示前j個(gè)染色體被選中為父代的概率值。

父代選擇過程可表示為

(14)

式中:Pa.m表示被選中的第m個(gè)父代染色體;rand為0～1的隨機(jī)數(shù);Pa為選中的父代染色體集合。

4) 交叉算子

交叉過程中,交叉概率越大產(chǎn)生的新子代個(gè)體就越多,但同時(shí)種群中優(yōu)秀個(gè)體被替換掉的概率就越大;交叉概率過小,產(chǎn)生新子代的個(gè)體就越少,導(dǎo)致搜索進(jìn)程過于緩慢。因此,本文采用一種自適應(yīng)的交叉策略,在避免優(yōu)秀個(gè)體被替換和搜索進(jìn)程較慢之間動(dòng)態(tài)平衡。

(15)

式中:f、fmean、fmax分別表示迭代過程中交叉操作前個(gè)體適應(yīng)度值、種群平均適應(yīng)度值、種群最大適應(yīng)度值;pe1、pe2為2種不同的交叉概率,其中pe1>pe2,本文pe1取0.9,pe2取0.4。

交叉操作步驟:

a) 選出2個(gè)父代染色體,分別進(jìn)行染色體分裂,分裂過程如圖3所示,染色體沿虛線分成2個(gè)相同的半圓環(huán),半圓環(huán)內(nèi)部的小圓保留,與虛線相交于兩點(diǎn)的小圓將會(huì)被剔除,形成2條半圓環(huán)形染色體。

圖3 父代染色體分裂方式

b) 將2個(gè)父代的2條半圓環(huán)形染色體,兩兩結(jié)合,形成新的2個(gè)子代染色體,2個(gè)子代染色體由于a)步驟剔除部分裝填的小圓存在一定未利用空間。因此,在空間里隨機(jī)補(bǔ)充2種不同大小的小圓,直到圓環(huán)裝滿不能裝更多為止,結(jié)合過程如圖4所示。

圖4 子代染色體結(jié)合方式

5) 變異算子

同理,變異概率過小,容易陷入近親繁殖,不易產(chǎn)生出新的優(yōu)秀個(gè)體;變異概率過大,則退化為隨機(jī)搜索。因此,變異操作概率也采用自適應(yīng)調(diào)整策略。

(16)

式中:fmin.o表示迭代過程中交叉操作后子代種群最小適應(yīng)度值;fmean.o表示迭代過程中交叉操作后子代種群平均適應(yīng)度值;fmax.o表示迭代過程中交叉操作后子代種群最大適應(yīng)度值;pm1、pm2為2種不同的變異概率,其中pm1

變異操作步驟:

a) 隨機(jī)剔除交叉后圓環(huán)內(nèi)若干個(gè)小圓,剔除個(gè)數(shù)控制在小圓總數(shù)的50%以內(nèi)。

b) 由于a)步驟剔除小圓導(dǎo)致圓環(huán)空間未被填滿,重新隨機(jī)補(bǔ)充2種不同大小的小圓,直到圓環(huán)裝滿不能再裝填為止。

2.2 基于改進(jìn)遺傳算法內(nèi)彈道性能優(yōu)化的布局方式求解

根據(jù)前文介紹的序列裝填方式模型、模塊裝藥內(nèi)彈道模型嵌入改進(jìn)的遺傳算法,對序列裝填方式下內(nèi)彈道性能進(jìn)行優(yōu)化求解,具體求解流程如圖5所示。

圖5 序列裝填布局方式求解流程

求解流程描述:

1) 根據(jù)發(fā)射藥序列裝填模型,依次隨機(jī)在圓環(huán)(可燃藥盒)內(nèi)放置不同半徑小圓(不同顆粒發(fā)射藥),放置時(shí)需滿足式(1)中約束條件s.t.,盡可能多地放置小圓,直到圓環(huán)內(nèi)不能放置更多小圓為止,形成一個(gè)染色體X。

2) 重復(fù)步驟1)gn次,形成包含gn個(gè)染色體的初始種群H。

3) 根據(jù)式(13)輪盤賭策略篩選出種群H的父代Pa。

4) 根據(jù)種群父代染色體Pa參數(shù)信息,結(jié)合式(7)計(jì)算發(fā)射藥裝填質(zhì)量。

5) 根據(jù)內(nèi)彈道方程組及求解式(2)—式(6)、式(8)、式(9),求解出內(nèi)彈道p-t曲線、v-t曲線,找到父代最大膛壓Pt.max和最大初速Vt.max。

6) 根據(jù)式(11)進(jìn)行父代適應(yīng)度值計(jì)算,并找出父代最佳個(gè)體。

7) 根據(jù)交叉算子相關(guān)方式對父代進(jìn)行交叉操作。

8) 根據(jù)變異算子相關(guān)方式對父代進(jìn)行變異操作。

9) 經(jīng)過交叉、變異操作后形成子代,套用步驟4)、步驟5)內(nèi)彈道方程組及求解式(2)—式(9),找到子代最大膛壓Pt.max和最大初速Vt.max。

10) 根據(jù)式(11)進(jìn)行子代適應(yīng)度值計(jì)算,找出子代最佳個(gè)體和最差個(gè)體,并將子代最佳個(gè)體作為該輪迭代的最優(yōu)個(gè)體。

11) 將父代最佳個(gè)體替換子代最差個(gè)體。

12) 判斷是否滿足停止條件,為否,則進(jìn)入下一輪迭代的父代選擇,重復(fù)步驟3)—步驟11),迭代更新子代最優(yōu)個(gè)體;為是,則輸出該輪子代最優(yōu)個(gè)體,作為全局最優(yōu)解,并停止搜索。

3 算例

為驗(yàn)證發(fā)射藥序列裝填對內(nèi)彈道性能的影響以及優(yōu)化后內(nèi)彈道性能的提升情況,本文以45倍口徑155 mm火炮為算例進(jìn)行數(shù)值模擬分析。

該口徑火炮裝填與結(jié)構(gòu)原始參數(shù)如表1所示。

表1 45倍口徑155 mm火炮裝填與結(jié)構(gòu)參數(shù)

根據(jù)表1參數(shù)進(jìn)行數(shù)值仿真,輸出內(nèi)彈道性能數(shù)據(jù)表及曲線,如表2、圖6所示。由表2數(shù)據(jù)可知,該口徑火炮擠進(jìn)壓力為30 MPa,發(fā)射藥點(diǎn)火8.37 ms左右膛壓達(dá)到最大336.54 MPa,經(jīng)過20.21 ms后,達(dá)到初速906.69 m/s。最大膛壓與初速值與參考文獻(xiàn)[20]中45倍口徑155 mm火炮內(nèi)彈道實(shí)測性能基本一致,相對誤差均小于1%,表1的內(nèi)彈道結(jié)構(gòu)參數(shù)較為準(zhǔn)確。

表2 155 mm火炮內(nèi)彈道性能數(shù)據(jù)

圖6 155 mm火炮內(nèi)彈道性能曲線

本文采用發(fā)射藥序列裝填方式,充分考慮可燃容器尺寸約束,真實(shí)模擬裝填過程,通過改進(jìn)遺傳算法求解最佳裝填布局方式,從而優(yōu)化內(nèi)彈道性能。

根據(jù)中國兵器工業(yè)集團(tuán)375廠(后文簡稱:375廠)發(fā)射藥生產(chǎn)數(shù)據(jù),可知可燃藥盒的內(nèi)徑為160 mm,傳火管外徑為37 mm,可燃藥盒高度173 mm,傳火管與可燃藥盒之間的區(qū)域?yàn)榘l(fā)射藥粒裝填空間,如圖7所示。目前375廠所生產(chǎn)的可燃藥盒由2種粒狀發(fā)射藥混合裝填而成,發(fā)射藥粒尺寸分別為:高度28 mm,直徑26 mm以及高度18 mm,直徑16 mm,發(fā)射藥密度為1.6 g/cm3,自由裝填方式下一個(gè)可燃藥盒能裝填2.3～2.55 kg發(fā)射藥,且裝藥量的概率在裝藥量區(qū)間內(nèi)滿足N～(2.425,0.041 7)的正態(tài)分布。

圖7 可燃藥盒有關(guān)尺寸

為方便序列裝填在工程上的實(shí)現(xiàn),本文采用相同高度的發(fā)射藥粒分層裝填進(jìn)行模擬,尺寸為:高度28 mm,直徑分別為26 mm和16 mm,保證每一層的發(fā)射藥裝填平整,一個(gè)可燃藥盒可以鋪設(shè)6層發(fā)射藥,由于發(fā)射藥長徑比分別為:1.08、1.75,兩者相差不大,故忽略不同粒徑對發(fā)射藥燃燒性能、藥粒強(qiáng)度等差異的影響。

根據(jù)上述尺寸數(shù)據(jù)和式(1)轉(zhuǎn)換成不等圓裝填約束條件,結(jié)合內(nèi)彈道模型、前文結(jié)構(gòu)參數(shù)與改進(jìn)的遺傳算法,對適應(yīng)度函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,求解出相應(yīng)的最佳序列裝填方式。在優(yōu)化求解過程中,不同的序列裝填方式對應(yīng)不同的發(fā)射藥裝填量,也就對應(yīng)不同的內(nèi)彈道性能、不同的適應(yīng)度函數(shù)值,優(yōu)化結(jié)果如表3、圖8、圖9所示。

表3 膛壓約束下的優(yōu)化結(jié)果對比

圖8 膛壓約束優(yōu)化前、后內(nèi)彈道性能對比

圖9 膛壓約束序列裝填布局方式優(yōu)化對比

其中優(yōu)化前,每個(gè)可燃藥盒裝填量按375廠自由裝填模式下的裝填量均值2.425 kg計(jì)算,采用6盒裝藥的裝藥量為14.55 kg,對應(yīng)的初速為952.86 m/s。本文對比了標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法與改進(jìn)遺傳算法優(yōu)化效果,標(biāo)準(zhǔn)算法優(yōu)化后裝填量為18.64 kg,初速為1078.62 m/s,改進(jìn)算法優(yōu)化后的裝填量為18.85 kg,初速為1084.61 m/s。結(jié)合表3和圖8可以看出,序列裝填模式下的內(nèi)彈道性能無論采用哪種方式優(yōu)化,優(yōu)化后的內(nèi)彈道性能都比自由裝填模式下更好,在最大膛壓580 MPa的約束條件下,初速分別提升了13.20%、13.83%,裝藥量分別提升28.11%、29.55%,改進(jìn)算法的優(yōu)化效果比標(biāo)準(zhǔn)算法更好。圖9展示了膛壓約束下2種算法求解的某一層最佳序列裝填布局方式對比,圖9(a)、圖9 (b)兩圖分別為IGA、GA算法求解的序列裝填布局方式,紅色和藍(lán)色圓圈分別代表小顆粒和大顆粒發(fā)射藥俯視面,黑色圓環(huán)內(nèi)部表示有效裝填區(qū)間,內(nèi)環(huán)為傳火管俯視面,外環(huán)為發(fā)射藥盒俯視面。

本文還研究了無膛壓約束下序列裝填火炮的內(nèi)彈道性能。表4可以看出在,無膛壓約束下,可燃藥盒序列裝填量、膛壓、初速進(jìn)一步升高,標(biāo)準(zhǔn)算法優(yōu)化后裝藥量為19.89 kg,最大膛壓為630.49 MPa,初速為1 114.07 m/s;改進(jìn)算法優(yōu)化后裝藥量為20.12 kg,最大膛壓為642.89 MPa,初速為1 120.54 m/s。相比于自由裝填方式,裝藥量分別提升36.70%、38.28%,初速分別提升了16.92%、17.60%;與膛壓約束優(yōu)化相比,裝藥量分別提升了6.71%、6.74%,膛壓分別上升了8.71%、10.84%,初速卻分別只提升3.29%、3.31%。圖10展示了無膛壓約束優(yōu)化下,序列裝填與自由裝填內(nèi)彈道性能的對比;圖11為圖10優(yōu)化內(nèi)彈道性能后對應(yīng)序列裝填布局方式的解,圖11 (a)、圖11 (b)兩圖分別為無膛壓約束下IGA、GA算法求解的序列裝填布局方式。

表4 無膛壓約束的優(yōu)化結(jié)果對比

圖10 無膛壓約束優(yōu)化前、后內(nèi)彈道性能對比

4 結(jié)論

針對目前模塊裝藥自由裝填模式下可燃藥筒內(nèi)存在較大未利用空間,裝填密度不高,內(nèi)彈道性能未充分得到釋放的問題,采用一種新的裝填模式-序列裝填來提升優(yōu)化火炮內(nèi)彈道性能。序列裝填考慮了可燃藥盒的尺寸約束,巧妙地將發(fā)射藥裝填問題與不等圓裝填問題結(jié)合,并用改進(jìn)的優(yōu)化算法對內(nèi)彈道性能進(jìn)行優(yōu)化求解。結(jié)合算例分析,得出以下結(jié)論:

1) 模塊裝藥采用序列裝填模式裝藥量有顯著提升,以國內(nèi)目前155 mm火炮廣泛采用的可燃藥盒為例,在無膛壓約束下裝藥量相比自由裝填方式提升超過35%,火炮初速提升超過16%,而目前通過配方研究提升初速已很難超過15%。

2) 序列裝填確定了藥粒的大小與裝填位置,不像自由裝填那樣裝藥量存在較大的波動(dòng),確保了火炮內(nèi)彈道性能的可靠性與穩(wěn)定性。

3) 隨著發(fā)射藥裝填量的增加,火炮膛壓的增幅明顯快于初速增幅。

4) 相比于標(biāo)準(zhǔn)GA算法改進(jìn)后的遺傳算法在全局優(yōu)化方面的效果得以提升。