基于逆向挤出的七孔发射药口模设计

为了探究七孔发射药挤出后偏孔的原因和寻求一种改善发射药的挤出偏孔的解决思路,通过模拟研究发射药挤出时在模具内的流动性掌握偏孔规律使其朝着理想的方向偏孔;根据几何模型建立发射药的内流道模型,以Bird-carreau law模型进行模拟分析,通过正向挤出模拟对挤出形状和尺寸进行了数值预测;然后对挤出过程进行逆向数值模拟设计了口模形状,重点分析了挤出过程的流场分布与压力分布,用设计后的口模模拟正向挤出,从理论上验证了逆向设计口模的可行性。结果表明,相较于压力和剪切速率,流速分布不均是导致发射药挤出偏孔的关键因素之一;发射药在模具挤出时,根据模具入口处截面的速度分布可以看到药料入口处的流速分布是不同的,靠近壁面处流速低,模针与模针之间流速高,最大流速约为最小流速的1.5倍;离开模具后大部分区域流速变小,其中流速快的部分因为流速降低导致面积增加,流速慢的区域因为流速增大导致面积减小,速度的重新分配引起自由表面的挤出变形;逆向挤出模拟可以对发射药的挤出偏孔提供补偿作用,并对逆向设计的口模形状进行了挤出验证,其挤出物的孔形与之前相比更为规整。因此通过逆向挤出设计口模形状有望提高发射药挤出的良品率。

七孔变燃速发射药内弹道性能的数值计算

基于经典内弹道理论建立了七孔变燃速发射药的内弹道模型。在Ф30mm火炮装填条件下,用C语言编写的计算程序,对标准七孔发射药以及不同内外层火药力和不同内外层燃速比的七孔变燃速发射药的内弹道性能进行了数值计算。结果表明,七孔变燃速发射药比标准七孔发射药具有更好的燃烧渐增性,在膛压变化较小的情况下,弹丸初速有较大提高,约5%左右。调节七孔变燃速发射药内外层火药力可以有效控制膛压和提高弹丸初速。随着内外层燃速比的增大,膛内最大压力和弹丸初速逐渐降低,燃烧分裂点和结束点向后推移,七孔变燃速发射药的内外层燃速比一般取2左右为宜。

硝基胍七孔发射药挤压成型过程的数值模拟

为了获得不同挤压成型工艺条件对硝基胍七孔发射药成型质量的影响,首先用毛细管流变仪测得不同条件下塑化后的硝基胍发射药药料的流变参数,再用POLYFLOW软件模拟了发射药药料在七孔成型模具中的挤出过程。分析了溶剂比、挤出温度、体积流量对模具内的压力分布、模具出口截面处的速度分布及挤出发射药尺寸的影响,得到制备硝基胍七孔发射药的最佳成型工艺条件为：发射药药料与醇酮溶剂的比值0.22-0.24,挤出温度25-35℃,入口体积流量（0.58-1.0）×10^-7 m^3/s。

等弧厚七孔发射药抛放弹内弹道计算

航空抛放弹内弹道计算通常使用的是形状函数法,具有严格的推导过程,但是当发射药分裂后,二项式函数不能完全体现发射药的形状特征。针对该问题,根据火药几何燃烧定律,通过计算七孔发射药瞬时燃烧面积,提出了等弧厚七孔发射药的内弹道新算法,可以满足当发射药完全燃烧时,相对燃烧面积是零,提高内弹道计算精度。

七孔发射药内外弧厚差异对其燃烧性能的影响

为了研究七孔发射药内外弧厚差异对其燃烧性能的影响,通过密闭爆发器静态燃烧试验及火炮发射药装药内弹道试验研究了内外弧厚一致性及弧厚偏差对高能低烧蚀叠氮硝胺七孔发射药燃烧性能的影响。结果表明,当发射药的内外弧厚差异较大时,密闭爆发器试验中发射药增面燃烧阶段结束点提前,增面燃烧阶段已燃百分数由85.46%降至70.76%,燃烧时间由23.40ms增至27.75ms;发射药燃烧时间随着温度变化的敏感性逐渐加大。装药发射试验中,当外弧厚大于内弧厚时,加大了装药的初速温度系数,初速温度系数由0.54m/(s·℃)增至0.78m/(s·℃),装药质量由9.4kg增至9.8kg,最大膛压由266.9MPa降至262.6MPa。

七孔变燃速发射药燃烧性能的数值计算

为模拟七孔变燃速发射药的燃烧性能,建立了七孔变燃速发射药的燃烧模型。在几何燃烧定律的基础上推导出燃气生成猛度Γ和已燃发射药百分数Ψ的函数关系。通过编程计算得到Γ-Ψ曲线。分析了燃速比、速燃层内孔径、长径比和缓燃层厚度与燃速层厚度之比对七孔变燃速发射药燃烧渐增性的影响。结果表明：速燃层和缓燃层的燃速比为1.5-2.5,长径比为2-3,缓燃层厚度与速燃层厚度之比为0.1-0.22,速燃层内孔径为0.2-0.3mm的七孔变燃速发射药有较好的燃烧渐增性。