底排燃气二次扩张减阻效果的建模分析与试验研究

提出了底排燃气压力不随外部压力变化 ,既可改善底排弹射击精度又可提高减阻效果的二次扩张原理 ,建立了底排燃气二次扩张压力的计算模型 ,并通过采用二次扩张原理的新型底排装置与传统底排装置的对比试验 。

底排密封片冷挤压仿真分析

针对现有工艺所生产的底排密封片在储存及使用过程中的缺陷,选择冷挤压工艺作为其成型工艺,基于仿真模拟设计合理的挤压速度。首先使用Proe绘图软件对弹底部壳体结构及密封片建立三维模型,再通过Deform-3D有限元软件,对不同挤压速度的密封片成型过程进行仿真模拟计算,得到密封片的金属流动图、等效应力图和损伤值图。仿真结果表明,在一定范围内,挤压速度越大,密封片填充底排壳体底部中心环形凹槽的过程越不可控,挤压过程结束时密封片挤进环形凹槽的效果越差;挤压速度越小,密封片材料初始破坏系数越大,越容易损坏。因此要选择挤压速度为0.5 mm/s,密封片成型效果较好。为底排密封片成型工艺的研究提供理论参考依据。

底排性能的环境压力效应

环境压力是影响底排性能的重要参数之一 .由风洞实验获得来流压力、M数及排气参数等对复合底排药减阻性能的影响 ,以及药剂燃速和排气温度随静压的变化 。

底排装置工作不一致性对射程散布影响的研究

底部排气弹与传统制式弹相比的主要特点是射程远但散布大。影响其射程散布的重要因素之一就是底排装置工作的不一致性。通过建立底部排气弹底排装置内弹道和外弹道计算模型,基于独立随机假设理论,采用数值模拟方法,计算分析了由于点火具点火延迟时间、底排装置工作时间和底排药剂部分脱落造成质量偏差的不一致性对射程散布的影响。得到了平均单位点火延迟时间、底排装置工作时间和质量偏差引起的射程改变量。对于单位点火延迟时间引起的射程改变量630m与试验结果667m吻合较好,故在此基础上的计算模拟结果具有一定的工程应用参考价值。

环境温度对底排效应的影响

环境温度对底排效率具有显著影响 ,文中采用热主流风洞实验方法研究了这种影响 .实验结果表明 :随着来流温度的升高 ,底排减阻率下降 ,二者呈非线性关系 ;M数对底排减阻率的温度效应影响较大 ,M =2 2时出现峰值 ,而排气率对其影响可以忽略 .用实验结果计算环境温度对底排弹射程影响与射击实验结果一致 。

底排推进剂瞬态泄压工况下燃烧流场特性的数值模拟

针对底排弹出炮口泄压瞬间燃烧失稳问题,建立了AP/HTPB底排推进剂燃烧流场的二维轴对称非稳态模型,通过数值模拟获取了底排模拟装置在瞬态泄压工况下的流场特性。结果表明:在泄压过程中,燃烧室内压力、密度和温度沿轴向迅速下降,速度沿轴线迅速升高,且各流动参数的变化梯度逐渐减小;底排推进剂燃气的加入导致燃烧室内密度沿径向降低,而温度沿径向升高;燃烧室内压力随时间变化的计算值与实测值吻合较好。

底排药快速烤燃特性的数值模拟

为了研究底部排气弹的热安全性,基于高氯酸铵(AP)/端羟基聚丁二烯(HTPB)底排药两步化学反应机理,建立了底排装置的二维非稳态烤燃模型。在外界加热速率为1,5,10 K·min^(-1)条件下,分析了底排装置的快速烤燃响应特性。结果表明,在上述加热速率下,底排药最先着火位置均靠近底排药外侧壁面附近。外界加热速率的变化对底排药着火位置的影响略小。随着加热速率的提高,底排药发生烤燃响应的着火时间呈指数型衰减。在1,5,10 K·min^(-1)加热速率下,AP/HTPB底排药发生烤燃响应的温度分别为579.4,574.0 K和573.5 K,加热速率对底排药的着火温度影响较小。

底排弹底排装置内流场的数值模拟

利用不可压缩Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程组，耦合入ｋ－ε模型，对底排装置内流场作了数值模拟，得到了其内部时均速度场和压力场的详细公布规律，分析了底排装置内流场的结构特征及内部压力分布特片，并指出了形成压主力分布不均匀直接原因。计算结果可为底排装置内弹道研究提供有价值的数据和分析结论。

镁合金可燃内衬对底排药柱动态形变及燃烧稳定性的影响研究

为了解决复合底排药剂在发射过程中出现的药柱破碎、燃烧失稳等问题,提出了在底排药柱内腔直接加装一种具有短暂性结构保护和辅助燃烧作用的镁合金可燃内衬的防护、助燃措施。利用ABAQUS软件建立了底排药柱在极端工况条件下有、无可燃内衬时的发射过程有限元仿真分析模型,并进行了动态射击对比验证试验。仿真分析表明:可燃内衬能够有效防止底排药柱过度变形。动态射击对比验证试验结果表明:加装可燃内衬后,弹丸平均初速提高4.97 m/s;同时,底排药柱点火燃烧的一致性和稳定性均有所提高。

增面燃烧方式与减面燃烧方式对底排弹增程效果的影响

底排弹所用底排药剂的燃烧方式可分为增面燃烧与减面燃烧两类。本文从理论上分析了这两类燃烧方式所产生的本质不同，并利用模拟计算对比了其在增程效果上的差异。指出，减面燃烧火药对于底排弹的增程更具有本质的意义。

底排药剂燃烧速率影响因素试验研究

底排药剂燃烧速率的计算公式准确与否是关系到底排装置内弹道参数计算结果正确性的前提之一．但是，对于影响燃烧速率的一个重要因素，即弹丸的高速旋转对燃烧速率的影响规律问题至今还没有形成完全一致的认识．为了较为直观地反映出这二者之间的相互关系，设计了一台底排装置旋转燃烧中止试验台．该试验台能使处于高速旋转之中的底排装置内的底排药剂的燃烧过程按照一定的指令突然中止．然后通过测量尚未燃尽的底排药剂各个部位的几何尺寸就可以处理出相应部位的燃烧速率．利用该试验台完成了试验研究．根据试验结果建立了考虑弹丸的高速旋转对燃烧速率影响的新燃速计算公式．利用该公式计算出来的底排装置燃气压力时间曲线与实测曲线能够较好地吻合．

底排药柱初温对射程的影响

本文从理论和实验上证实了底排药柱初温对射程有较大影响 ,它将产生较大的射击偏差 ,降低射击命中率。为了提高射击命中率 ,在射表中要增加对底排药柱初温的修正项 ;

底排装置内弹道参数求解研究

底排弹底排装置内的压力是底排内弹道的一个重要参数．原来求解底排装置内的压力所用的迭代式不收敛．本文对此作了证明，并给出了新的迭代公式，此式迭代收敛速度快，由此求得的底排参数与实验较吻合，对底排背景的进一步研究有重要价值．

底排-火箭复合增程技术中最佳底排质量流率方案的确定方法

文中对底排 -火箭复合增程弹的底排质量流率最佳方案给出了相应的算法和典型结果 ,同时该算法还可同步给出对火箭发动机的冲量要求 ,本算法和结果将有助于 1 55m m口径底排

利用故障树分析法对底排弹的失效分析

本文在某底排弹系统可靠性模型的基础上,利用故障树的分析方法建立了底排弹失效故障树,并重点对底排装置的各个机构的失效建立了故障树并进行了定性分析和定量分析,为底排弹的作用可靠性的研究和分析提供了一定的参考。

某海炮复合增程炮弹底排药工作异常原因解析

某海炮复合增程弹在系统试验中出现发射出炮口后底排破碎掉药、工作异常现象,导致射程偏近,通过对底排药、发射装药系统、底排装置、底排火箭结构匹配等层层系列排查、对比分析,找到了导致复合增程弹底排药异常工作的影响因素,改进后通过高低常温大样本量发射考核,异常现象消除,彻底解决了底排药发射后异常工作的故障,提高了复合增程弹使用可靠性。

AP/HTPB底排药柱点火试验研究

采用点火瞬时性模拟试验装置和旋转中止燃烧试验装置实验研究了点火药为ZrH2 +PbO2 的GC -4 5点火具和点火药为Mg +PTFE的改进型点火具对AP/HTPB底排药柱的点火。实验结果表明 ,前者存在点火延滞期长、燃烧侵蚀现象严重 ,以致造成射弹射程和密集度下降 ,因此建议采用以Mg

高降压速率下复合底排药剂瞬变燃烧特性研究

为了提高底排弹出炮口时底排装置的工作稳定性与一致性,采用半密闭爆发器模拟炮口工况,借助高速录像系统,开展了高降压速率下复合底排药剂瞬变燃烧特性的试验研究。实验中,半密闭爆发器燃烧室压力控制在20～90MPa范围内,降压速率为1.2×103～6×103MPa.s-1。实验表明,因破孔压力及降压速率不同,复合底排药剂燃烧行为分为自行稳定复燃、永久熄灭和临界状态三种情况。决定这些行为的关键因素是降压速率与降压前的初始压力。分析表明,在火炮发射条件下,底部排气弹出膛口时,复合底排药剂燃烧环境恰好处于永久熄灭/熄灭后再复燃的临界状态。

底排点火具在高降压速率下瞬态燃烧特性的实验研究

为了研究底排点火具在弹丸出炮口时瞬态燃烧特性及工作性能,采用半密闭爆发器模拟炮口压力突降过程,借助高速录像系统,开展了高降压速率条件下底排点火具燃烧特性的实验研究。结果表明,在高速降压过程中,底排点火具燃烧受到强烈瞬态扰动。不同药剂的点火具抗干扰性能不同,其中以硝酸钡为药剂主成分的点火具和以镁粉+PTFE为药剂主成分的点火具燃烧性能稳定,以氢化锆、二氧化铅为药剂主成分的点火具工作稳定性较差,火焰持续时间标准差为523 m s,点火具喷孔堵塞严重。

底排药柱点火燃烧特性研究

论文运用试验方法对底排药柱点火可靠性、点火烧蚀性及燃烧速度进行试验研究及计算分析,摸清了底排点火燃烧机理,为底排弹的内弹道计算与工程设计提供参考。