反装甲战斗部的发展及其方向

本文在介绍了装甲技术发展的基础上,对现装甲装备和反装甲战斗部进行了分析,讨论了反装甲战斗部未来的发展方向,并为其今后的设计指明了方向。

提高战斗部威力的几种途径

本文介绍了现代战斗部设计中提高其威力的几种途径和各途径中所采用的几种方法,及其在战斗部设计中的应用。

反蜂群无人机防空火箭弹四象限周视激光引信探测概率

为提高防空火箭弹激光近炸引信对来袭蜂群无人机的探测概率,采用空间解析几何方法描述防空火箭弹与来袭蜂群无人机的交会模型,提出一种防空火箭弹四象限周视激光近炸引信探测来袭蜂群无人机的方案。建立基于蒙特卡洛法的弹目交会探测概率模型,分析不同火箭弹转速、目标速度、激光脉冲频率与探测半径下的引信系统探测概率。计算结果表明:激光脉冲频率55 kHz,火箭弹转速40 r/s时引信系统有效探测到8 m内目标概率为0.7888;引信系统探测概率的蒙特卡洛计算模型可为防空火箭弹四象限周视激光引信系统设计提供理论参考。

基于急速混合管状火焰的甲烷富氧燃烧特性

采用一种将燃料与氧化剂分别切向喷注的急速混合管状火焰燃烧技术,开展了甲烷富氧燃烧实验研究,探讨了稀释剂添加方案、流量以及燃烧器入口宽度对火焰结构的影响规律.实验结果表明,在燃料侧与氧化剂侧均注入二氧化碳稀释剂,且在两侧流速相同的情况下,火焰结构更均匀;随着燃料与氧化剂流量增大,混合效果增强;入口宽度越小,混合效果越佳,高氧气浓度下有效防止扩散火焰的形成,获得了当量比为1.0的纯氧稳定火焰.随着氧气浓度的升高,可燃范围增大,且不同入口宽度对可燃范围影响微小.

采用单片机的引信装定信息传输设计的仿真研究

为了简化引信装定信息传输的仿真过程,根据电磁感应原理,设计了一种用于电子时间引信装定信息的电磁感应装定器,该装定器以AT89C52单片机最小电路为主控单位,分别连接按键模块、显示模块和串口输出模块,通过Proteus和Keil软件搭建电路、设计程序并仿真调试。结果表明,设计的电磁感应装定器可以将装定信息输入、显示并传输到引信上,成功验证了Proteus和Keil软件在电子引信设计应用可行性,设计效率提高,验证成本降低,实现了无实物可视化。

旋流管状火焰在声场激励下的响应特性研究

实验研究了甲烷/空气预混旋流管状火焰在声场信号激励下的动态响应特性,获得了混合气体不同空气流量下火焰对声场激励信号频率的动态响应范围,揭示了声场激励下管状火焰的稳定燃烧范围及火焰结构、压力波动、热释放率的周期性变化规律。结果表明,火焰对声场激励信号的动态响应呈现低通滤波性,转捩频率约为195 Hz。声场信号激励频率大于195 Hz后火焰响应弱化,激励频率越大对火焰影响越小,相同激励频率下空气流量越大对火焰影响越小;声场激励信号小于195 Hz时火焰响应多样化,当空气体流量大于标准状态下100 L/min后火焰在声场作用下直接熄灭,空气体流量小于标准状态下100 L/min则存在火焰轴向振荡燃烧的声场信号激励频率区间,在此区间内火焰表现为与激励频率同频的受迫振荡燃烧。

部分预混旋流火焰流动掺混及燃烧特性的数值研究

采用大涡模拟研究了旋片式、轴/切向、纯切向三种旋流结构对部分预混火焰流动、掺混及燃烧特性的影响规律。旋流数较小的旋片式入口旋流火焰回流区(IRZ)较小,掺混效果较差,而旋流数较大的纯切向旋流火焰的回流区较大,掺混效果好,反应区和高温区的分布与回流区特征及掺混效果密切相关。旋片式入口燃烧器中能形成稳定的旋进涡核(Precessing vortex core,PVC),轴/切向和纯切向旋流火焰中PVC无法稳定存在是导致流动掺混及燃烧特性差异的主要因素。

高氧气浓度甲烷不稳定燃烧实验研究

采用无回火的急速混合管状燃烧技术,以二氧化碳和氧气的混合气体为氧化剂,基于CH~*自发光高速摄影图像及同步声压曲线,分析氧气浓度β=0.67的甲烷富氧燃烧特性。研究发现当量比0.6~1.0之间的火焰结构呈周期性变化,其频率与燃烧室内声压振荡频率一致,均为高频振荡。分析结果表明,燃烧器内的富氧燃烧振荡模式属于轴向声学共振。混合气体当量比由0.6增至1.0,热释率提高,热释率脉动与声压耦合增强,低频声压幅值减小,高频声压幅值增大,低频振动能量向高频振动能量转变,频谱特性由具有两个特征频率的周期性振荡转变为只有一个高频的周期振荡燃烧。

甲烷/空气典型混合模式在约束空间内的燃烧特性研究

燃料质量浓度分布在一定程度上影响混合气体的燃烧效率,能使燃气充分混合的同轴射流、旋片同轴、轴切结合、切向旋流等典型混合模式在航空发动机、燃气轮机及火箭发动机等先进燃烧技术应用中较为常见。因此,设计了甲烷/空气部分预混的燃烧实验装置,较为系统地实验研究了旋流数和轴向流速对混合气体在约束空间燃烧室内燃烧特性的影响。结果表明:对于有中心射流的混合结构,燃气轴向流速较低时产生黄色火焰,增大轴向流速,黄色火焰转为蓝色湍流火焰,且温度分布趋于均匀;纯切向旋流燃烧器的掺混效果较好,受燃气轴向流速的影响小,火焰结构稳定,均为蓝色火焰,温度轴/径向分布均匀且趋势一致,同当量比下燃烧产物中的污染物体积分数最小。

轴向射流对旋流管状火焰传热影响的实验研究

为了探究轴向气体流动特征对旋流管状火焰传热性能的影响,在实验中引入轴向喷出的N;作为稀释剂。研究了不同的轴向流量、喷嘴孔径及喷孔数量下的火焰结构及传热规律,重点分析了不同流动条件下管状燃烧室内火焰径向传热的温度分布特征。分析结果表明:旋流管状火焰能将一定量的气体工质快速升温至1 000℃以上;随着轴向稀释气体流量的增加,火焰根部被吹离切向入口,火焰锋面向燃烧室下游移动,导致火焰根部温度显著降低,而且最高温度区域也向下游移动,最高温度值也有所降低;随着喷嘴孔径的增大,火焰锋面位置无明显变化,而火焰根部向喷嘴侧移动,且相同轴向位置的径向温度更高,即喷嘴孔径的增加有助于对轴向气流的快速加热;在当前实验条件下由于受到空间限制,喷孔数量的变化对火焰位置与温度分布无明显影响。

基于急速混合管状火焰技术的丙烷富氧燃烧

采用燃料与氧化剂分别切向注入柱形燃烧室的急速混合管状火焰燃烧技术,开展了丙烷富氧燃烧实验研究,重点分析了火焰结构和燃烧稳定性随氧气摩尔分数xO_2的变化规律。丙烷空气实验中,急速混合获得了与预混燃烧相近的均匀稳定层流火焰。以CO_2为稀释剂,利用急速混合燃烧分析了不同xO_2的火焰特性。结果表明:当xO_2≤0.5时,在可燃范围内可获得均匀稳定的管状火焰;xO_2=0.6,火焰结构不均匀但仍为稳定层流火焰;xO_2增加至0.7时,仅在低当量比下获得了稳定管状火焰,当量比为1.0附近则出现了不稳定燃烧;随着xO_2进一步增加,不稳定燃烧范围扩大。实验测量了xO_2≤0.4的丙烷可燃界限,相同xO_2下N2为稀释剂的可燃范围比CO_2的大;且在xO_2低至0.125时仍能燃烧,而CO_2为稀释剂时此值为0.18。

声场扰动下预混旋流管状火焰动态响应特性

针对预混旋流管状火焰不稳定问题,开展不同空气体积流量和当量比甲烷/空气火焰对轴向声场扰动响应特性的实验研究,揭示了火焰对不同声场频率的动态响应范围,获得了声场扰动下火焰结构、声压、OH~*等的变化规律。结果表明:火焰对声场的响应呈现低通滤波特性,高频声场对火焰影响较弱,中、低频声场迫使火焰发生同频振荡,甚至引发熄火现象。通过调整入口体积流量发现低通滤波特性的特征频率和低频熄火频率受混合燃气的体积流量及当量比的影响较小。熄火拉伸率计算表明:相对于高当量比火焰,当量比小于等于0.65时火焰抗熄火能力较弱,在中频声场扰动下火焰局部熄火致使火焰抬升。

管状火焰燃烧器中高氧气浓度丙烷燃烧特性

对两种不同入口尺寸的急速混合管状火焰燃烧器开展了丙烷富氧燃烧特性研究,着重从火焰结构、燃烧范围、燃烧模式等,分析了燃料与氧化剂切向入口尺寸分别为0.5/0.5 mm(燃烧器A)及0.25/0.5 mm(燃烧器B)的丙烷燃烧特性,并基于Chemkin计算分析了内在机制。结果表明:在氧气浓度β≤0.5时,两者均能获得均匀稳定的管状火焰,火焰特征和燃烧范围相近;对于燃烧器A,随着β增加至0.7,化学反应时间缩短,掺混效果不足以维持火焰稳定;燃烧器B入口尺寸较小,入口速度更大,掺混更充分,在β=0.7时火焰仍稳定,β=0.8时火焰不均匀但仍稳定。此外,β≥0.7时,随当量比增加,燃烧器A、B均在低当量比和化学计量当量比附近出现了声不稳定现象,管状火焰区随β增加不断缩小。