氧化钛快速相变及增强火炮身管缓烧蚀材料性能的研究

缓烧蚀添加剂被认为是延长火炮身管寿命的有效技术之一。为获得降烧蚀性能更加优异的缓烧蚀添加剂,系统开展了缓烧蚀添加剂配方对比研究、静态高温试验,成功研制出平均单发烧蚀磨损量在0.002 mm的缓烧蚀添加剂。通过实弹靶试、扫描电镜、X射线衍射仪等方法,阐明了其作用机理:氧化钛由锐钛矿型向金红石型转变,有利于缓烧蚀性能提升。氧化银能够有效促进氧化钛相变,且能够促使氧化钛快速相变。锐钛矿氧化钛的增加使这种作用得以增强,进一步提升缓烧蚀性能。此外,缓烧蚀添加剂能够附着于身管内壁,形成保护膜,尤其是身管内壁裂纹处,且膜层具有一定的厚度,能够有效阻隔火药燃气对身管内壁的侵蚀。该技术为缓烧蚀添加剂的发展提供了更多的理论和数据支撑,为身管武器延寿提供了更多的技术支撑。

基于不同Ta10W渗镀层厚度的火炮身管热力耦合数值分析

采用双辉等离子渗金属技术于火炮身管内膛渗镀抗烧蚀涂层,是延长身管武器寿命的重要手段之一。为探究Ta10W渗镀层对火炮发射传热过程以及应力分布的影响规律,该文以某125 mm口径火炮为研究对象,通过热力耦合数值分析法,根据内弹道时期火药高温高压燃气的动态变化过程定义热力载荷以及边界,从而获得在高速热流工况下,Ta10W渗镀层厚度为0.04~0.10 mm时,火炮身管的传热变化过程以及应力分布特点。结果表明:随着渗镀层厚度的增加,弹后炮尾的最高温度呈下降趋势,不同厚度产生的应力差值在身管中段会大于身管尾部,同时在炮尾的涂层与基体结合处产生应力集中,0.04 mm、0.07 mm和0.10 mm厚度Ta10W层的应力最大值分别为891.4 MPa、884.3 MPa和879.1 MPa。

火炮身管烧蚀磨损状态下弹带挤进过程仿真分析

为探究火炮身管膛线不同磨损状态下弹带挤进过程中的受力及动态响应情况,基于Johnson-Cook本构关系模型建立了不同磨损状态下的身管模型,并利用有限元显式分析求解了弹炮耦合模型,得到了不同身管磨损状态下弹带受力及弹丸运动响应结果,包括挤进过程弹体速度、加速度、法向位移等运动曲线。由仿真结果可以看出:膛线不均匀磨损会导致弹丸在挤进过程中产生较大的径向位移和振动,烧蚀产生的烧蚀坑及裂缝会加剧这一现象;但轴向速度、位移变化平滑,加速度受弹底压力影响较大。

身管内膛尺寸激光检测系统标定与实验

基于研制的身管内膛检测机器人,对其激光位移传感器及PSD二维位置传感器在内膛检测装置中的相对安装位置误差进行了深入研究。提出了基于精密三维移动台及精密转台的标定测量方法,分析了身管内膛测量装置的工作原理及控制方法,并且对PSD与激光位移传感器之间的轴偏角及轴偏距进行了精确标定,阐述了具体的标定方法及步骤。通过对标定测量数据统计分析,确定了测量器件的关键位置参数。经160 mm标准管道的实验对比分析,表明该标定方法能够消除测量器件安装位置误差,保证了整个系统的检测精度,提高了测量结果的准确性。

射击过程中热影响及身管热控制措施综述

射击过程中高温火药燃气及弹带摩擦的热作用造成的热影响 ,如内膛烧蚀磨损、身管热应力、身管热弯曲、发射药自燃甚至膛炸 ,引起初速、射程、精度等丧失 ,严重限制了火炮性能的发挥 ,成为火炮威力提高的障碍。文中在简述各种热影响基础上 ,对目前采取的各种身管热控制措施按作用机理 ,从传热学的角度划分为隔热和冷却两大类 ,并对具体技术实现作了较详细阐述 ,同时就大口径自行榴弹炮身管主动冷却问题进行了讨论。

炮管直线度激光检测设备研究

本文采用激光准直技术和光电探测技术检测火炮身管内膛的直线度误差 ,代替传统光学检测方法 ,实现炮管直线度的无损自动检测。

基于自适应神经网络的火炮身管结构优化研究

针对火炮多学科优化设计存在计算量大、收敛慢和易陷入局部最优的问题,提出一种基于自适应径向基函数(RBF)神经网络的结构优化方法。编程计算火炮高低温压力曲线,并对ABAQUS有限元软件二次开发将其加载进有限元模型以获取身管的优化目标值,构建其与设计变量间自适应RBF神经网络模型。引入罚函数法处理约束条件,采用遗传算法在模型中求解寻优。每次优化迭代时利用建立的局部和全局分析模型分别选取更新点,增加样本点来更新神经网络,以提高神经网络的局部和全局预测能力。采用典型函数算例和某火炮身管结构多目标优化,实例验证了所提出优化策略的有效性。研究结果表明:身管优化后质量减小了6.63%,结构刚度提高了5.60%,最大等效应力减小了6.34%;与仅使用遗传算法相比,该方法所需的有限元模型调用次数降低了86.5%,运行时间减少了83.3%,为火炮结构设计和优化提供了参考。

承受热冲击的大口径机枪枪管的热效应分析

根据热弹性理论,考虑枪管承受对流、传导和热辐射的情况,使用有限元法,计算了带有Cr镀层的某大口径机枪枪管在单个和连续热冲击下的瞬态温度及瞬态热应力,分析了其沿轴向和径向的分布规律,并评价了热冲击对于强度的影响,计算结果得到了实验数据的验证。研究表明:(1)热冲击具有明显的薄层效应;(2)热冲击引起的内膛表面温度响应和VonMises应力响应呈脉冲状;(3)热负荷产生的热应力明显高于膛压产生的应力。

火炮身管阳线损伤机理分析

某大口径火炮实弹射击中,身管阳线起始段出现双侧棱边断裂损伤,为揭示阳线损伤故障原因,进而采取措施避免损伤复发,基于动态非线性有限元方法,建立了弹丸身管耦合系统非线性有限元分析模型,综合考虑了弹丸装填不到位、初始装填角、非均匀摩擦、弹炮间隙多因素对弹丸身管耦合系统动力响应的影响。在此基础上,研究了弹丸装填不到位造成的冲击加载对身管材料动态性能的效应。结果表明,弹丸挤进过程在阳线起始段引起的等效应力已接近身管材料动态屈服极限,同时,弹丸装填不到位使弹带与身管撞击力提高约3.7倍、身管材料动态断裂韧性降低35.6%,最终导致阳线起始段局部双侧棱边的断裂损伤。验证试验复现了阳线损伤现象,确认了阳线损伤机理理论分析的正确性。

火炮身管寿命预测问题的研究

该文根据火炮膛内烧蚀机理，提出了预测身管寿命的过程和方法。首先按核心流为两相流、边界层为湍流的模式建立了预测壁温的膛内流动数学模型，对一定火炮进行了数值模拟。其次按膛壁烧蚀量与壁温成指数关系的经验公式计算烧蚀量。最后按烧蚀量计算弹丸初速下降量，再由初速下降百分量来预估身管寿命。

电磁轨道炮身管结构的研究概况

电磁轨道炮身管工况特殊、结构复杂,开发轻质、高效的身管是电磁轨道炮走向实战应用的关键。从结构力学方面介绍电磁轨道炮管对材料和结构的要求,综述典型的轨道炮身管结构设计概况,归纳实战型轨道炮管结构设计的关键点。

坦克炮管温度场的有限元计算

应用有限元离散结构建立了具有太阳辐射、对流及射击过程对坦克炮管影响温度场的简化模型 ,对仅受太阳辐射以及太阳辐射与发射过程相耦合的炮管温度场进行了计算 ,求得炮管径向和轴向的温度—时间曲线 ,并分析了炮管外表面温度的变化规律。本模型的仿真结果与测试结果基本吻合 ,该模型对坦克的红外热像建模、红外识别及红外隐身设计以及射击修正具有实用价值。

大口径厚壁火炮身管用钢的性能与发展

以炮钢标准为依据,综述了厚壁炮钢材料的现状及炮钢性能的发展,论述了炮钢材料的特殊要求和炮钢的发展方向以及炮钢发展的技术途径。新型高强韧炮钢的研发要结合新工艺新技术的应用,开展精细组织的控制、晶粒细化等技术的研究,提高钢的综合性能。

速射武器身管用钢存在的问题及研究进展

概括了小口径速射武器身管用钢在强韧化、烧蚀、寿命预测方面仍存在的主要问题,并总结了国内外在解决上述问题方面的方法和途径,以及国内外在此领域取得的最新研究成果。

火炮身管采用激光淬火工艺的应用研究

针对线膛火炮身管的结构特点 ,对其采用激光相变硬化技术进行了可行性分析。重点对外光路系统进行了结构设计和相应计算 。

复合材料身管非线性热弹性有限元分析

针对复合材料身管的热弹性问题,采用非线性有限元方法,建立了复合材料身管非线性热弹性有限元模型,通过对复合材料模拟身管进行非线性热弹性分析,得出了物性参数随温度变化对身管瞬态温度场分布、瞬态热应力和固有频率的影响规律,这些规律为复合材料身管动态热性能设计提供了理论依据。

ADAMS的某自行火炮自动开闩及抽筒过程动力学分析

在某型自行火炮炮身的研究中,利用Pro/E和ADAMS软件建立了炮身虚拟样机模型,完成了后坐复进和自动开闩以及抽筒的动作仿真。通过动力学分析获得了全装药射击条件下的仿真结果,与试验实测结果进行比较,证明所建虚拟样机是可信的,并重点对自动开闩以及抽筒过程的动力学特性进行了研究,为疲劳寿命以及可靠性分析研究提供了有力的支持。

国内外火炮身管烧蚀磨损问题研究进展

为提高火炮身管抗烧蚀性,延长火炮寿命,提高火炮的使用精度,对火炮身管烧蚀磨损问题进行深入研究。归纳总结国内外火炮身管延寿的各种措施,对目前计算火炮身管烧蚀磨损的分析计算方法(经验公式法、壁温估算烧蚀磨损法、热化学烧蚀模型法)进行对比分析。该研究可为相关人员在了解目前国内外对火炮身管延寿方面的研究情况提供参考。

复合材料身管烧蚀与寿命问题的研究

借助膛内存在的包含气流对身管摩擦和传热的不稳定准一维流,以及复合材料身管管壁内的径向热传导关系,运用MacCormack有限差分格式,计算了武器连发时对流传热引起的复合材料身管膛壁的峰值温度和整个复合材料身管的温度场,并由此估算因热原因引起的复合材料身管的烧蚀量,从而进一步预测其寿命。并且结合了多个设计方案对复合材料身管的烧蚀和寿命预测进行了对比研究,为复合材料身管的综合设计提供了重要的参考价值。

复合材料炮管技术研究概况

概述复合材料炮管的开发研究背景,介绍几种典型复合材料炮管技术,重点讨论钢内衬、陶瓷内衬、高熔点金属内衬复合材料炮管的工艺技术,并展望复合材料炮管技术的应用前景。