用于药床动态挤压应力研究的半密闭爆发器仿真

建立了用于发射药床动态挤压破碎应力研究的半密闭爆发器控制方程组,进行了半密闭爆发器数值与物理仿真。仿真结果表明,调整半密闭爆发器的装填参数可改变半密闭爆发器内压力变化规律。半密闭爆发器物理仿真与射击试验表明,半密闭爆发器气体压力与射击试验弹底药床气体压力变化规律相一致,为真实再现发射药床在弹道环境下的挤压破碎过程提供了理论基础,为发射装药发射安全性研究提供了新手段。

半密闭爆发器式火炮模拟后坐系统动力学研究

为了研制火炮发射动力学机理研究试验平台,提出了一种带液压缓冲缸的半密闭爆发器驱动火炮模拟后坐设计方案,建立了考虑液压缓冲和排气泄压过程的模拟后坐系统动力学和内弹道的分析模型。组建了试验测试系统,利用高速摄影相机测试后坐位移和速度,采用压电式压力传感器测试半密闭爆发器燃烧室火药气体压力。理论计算与试验测试结果有良好的一致性,验证了所建模型的正确性。

发射药燃气对身管材料的烧蚀速率的计算模型

为构建贴合实际需求的发射药烧蚀性能评价体系,设计半密闭爆发器烧蚀管实验,根据烧蚀管的几何尺寸及实验测量p-t曲线,建立了二维非稳态流动与传热模型,通过烧蚀管壁温的时空分布建立了烧蚀速率模型参数与烧蚀总量的关系。将半密闭爆发器烧蚀管实验的烧蚀量作为基准,采用粒子群算法对烧蚀速率模型参数进行了优化计算。结果表明:随着发射药燃气对烧蚀管冲刷时间增加,燃气与烧蚀管间的流固耦合界面温度有所降低,烧蚀管截面熔融深度的增速减缓;烧蚀管材料为45#钢,发射药为典型双基药(双芳-3)时,优化得到烧蚀速率的指前因子和表观活化能分别为0.3403 s^(-1)和134.6 kJ·mol^(-1),此时损失函数值仅为3.0×10^(-6),可推广应用于身管武器平台的烧蚀状态计算。

三基发射药烧蚀性影响因素的实验研究

为研究影响发射药烧蚀性的关键因素及其影响规律,制备了8种三基发射药样品,采用半密闭爆发器烧蚀管实验测定了烧蚀率,对比分析了爆热、爆温和燃气组分三因素与发射药烧蚀性之间的规律。结果表明,发射药的爆温是影响烧蚀性的关键因素,在3100～3700 K范围内烧蚀率随着爆温的升高明显线性增加;发射药的爆热对烧蚀性的影响不明显,烧蚀时间或压力冲量对烧蚀性的影响更大;发射药燃气组分中H2O对烧蚀率的影响最大,但燃气组分对烧蚀性的影响关系复杂,难以进行单独的定量描述。

火炮身管试样烧蚀试验及数值模拟分析

为研究火炮身管内膛烧蚀机理,基于半密闭爆发器研制了身管试样烧蚀装置,采用该装置开展了火炮身管试样烧蚀试验,获得了较为稳定的单发烧蚀量。为研究试样在热和化学作用下的烧蚀过程、揭示身管内膛烧蚀机理,提出了烧蚀速率模型,采用有限元分析软件ABAQUS仿真分析了试样在热和化学作用下的烧蚀过程。结果表明,试样受到高温火药燃气冲刷在表面产生强烈的热对流作用,倒角处存在热集中进而使倒角处产生强烈的热烧蚀。根据理论分析和仿真结果得出,在多发射击后未表面处理试样倒角逐渐变圆滑、镀铬试样在阳线棱边圆角处容易脱落,与试验装置和实际火炮内膛烧蚀现象一致。