典型小口径自动步枪热散形成原因分析与结果预估

热散现象是小口径自动步枪在连续射击后出现的射弹散布异常现象,对热枪状态命中率和作战效能有重要影响,形成机理尚不完全清楚。通过冷热枪对比试验发现,热枪状态下枪管向铜材料弹头壳传热,弹头壳温度升高、材料变软,弹与枪相互作用,使弹头出膛速度偏角和弹轴摆角大幅度增大,这是热散的主要原因。基于试验获得的热散机理,提出一种典型小口径自动步枪热散分析计算方法。该方法采用分段建模和参数传递方法,通过建立热枪状态枪管温度场和应力场分析模型、弹-枪相互作用热力耦合计算模型和随机外弹道及射弹散布计算模型,实现了热枪状态射击密集度的定量分析计算。计算结果与试验结果基本一致,为小口径自动步枪热散问题定量分析提供了有效预估策略。

狙击步枪弹准静态弹头挤进力研究

狙击步枪弹挤进过程对狙击步枪射击精度的影响很大,而坡膛的结构参数又是影响挤进过程的一个重要因素。为了揭示坡膛对挤进过程的影响,通过一套设计的试验装置,进行了两种不同坡膛工况下狙击步枪弹的准静态挤进试验,得到坡膛锥角对挤进力的影响情况;采用非线性有限元方法模拟挤进过程,建立弹头挤进过程有限元计算模型,分析仿真结果得到了多组坡膛锥角与挤进力间的关系及其挤进力的组成与各部分所占比重,发现狙击步枪弹不同于其他弹头的挤进特性,同时揭示了狙击步枪弹挤进力的形成机理;依照坡膛、狙击步枪弹的结构特点将挤进过程分为5个阶段,推导出各阶段上挤进力函数表达式;从试验、仿真与理论3个方面研究狙击步枪弹准静态挤进特性,对了解狙击步枪弹挤进过程与弹/枪参数匹配机理具有重要意义。

狙击步枪弹/枪相互作用数值研究

为深入研究弹头膛内发射过程,基于非线性有限元理论建立了弹/枪相互作用数值计算模型。模型将内弹道计算与弹头发射过程有限元计算相耦合,真实地反映了膛压生成与弹头膛内运动之间的耦合关系;模型考虑了弹头挤进过程,将挤进过程与后续内弹道过程相结合,保持了内弹道过程的完整性;模型考虑了枪管在重力作用下的预弯曲现象,是一个较为完善的求解弹头发射过程理论模型;通过对比试验结果与仿真结果证明了模型的正确性。借助该模型对弹头膛内发射过程进行了数值计算,获得了弹头受力、应力/应变分布、有无重力作用下的枪口振动情况与弹头膛内摆动情况,揭示了弹/枪相互作用机理。

弹药参数及误差对弹头膛内运动的影响研究

为深入了解狙击步枪枪弹参数、误差对弹头膛内运动过程的影响,基于非线性有限元法建立了某型狙击步枪弹/枪相互作用数值计算模型,并通过试验验证了模型的正确性。重点考虑了弹头结构参数与材质、弹/药参数误差对弹头膛内运动的影响,定性、定量地分析了参数及误差对弹头膛内摆动角、轴向受力、膛压及初速的影响规律,揭示了狙击弹参数及误差与弹头膛内运动间的关系,有利于提高对狙击弹设计工作的认知水平。

弹/枪相互作用引起的运动步枪枪口振动分析

为研究身管结构参数变化对运动步枪枪口振动的影响规律,采用非线性有限元方法建立了运动步枪弹/枪相互作用数值计算模型。借助压力测试系统对运动步枪进行了膛压测试试验;使用高速摄影设备实测了枪口在发射过程中竖直方向的振动规律,通过对比枪口实测数据与数值计算结果验证了模型的正确性。数值模型为研究参数变化对枪口振动的影响提供了理论基础,研究结果对工程实践具有一定实际意义。