整装式液体发射药火炮燃烧稳定性控制的研究进展

主要报道现阶段国外采用多级渐扩型药室结构和多药室组合结构的方法来控制整装式液体发射药火燃烧稳定性的理论与试验结果。为开展整装式液体发射药火炮工作机理研究提供有益参考。

再生式液体发射药火炮燃烧室压力噪声分析

在之前压力振荡与燃烧室声学特性相关的研究工作中,对于振荡主频的分析存在不足,不能得到振荡主频在时域上的分布特性,因而不能够求解出准确的燃烧室声学特性。为解决这一问题,通过小波变换结合快速傅里叶分析,建立了一种液体发射药火炮压力信号的分析方法,该方法确定了燃烧室不同时段的主振频率范围,将各时段主频与时域作匹配,得到了各时段主频可能出现的时刻。结果表明,离散小波变换可以有效提取信号中的有用信息,通过快速傅里叶变换可以识别各段振荡主频,连续小波变换具有较好的时频局域化性质,可以为相关研究提供参考。

再生式液体发射药火炮燃烧室压力高频振荡研究

利用小波分析技术提取燃烧室压力高频成分,较精确确定压力高频振荡出现的时域范围,从而确定了振荡流共振振型对应的燃烧室形状。推导了燃气振荡流方程,计算了对应不同燃烧室形状下燃气振荡流的共振频率。对提取的燃烧室压力高频成分相对集中部分进行了频谱分析。研究结果表明:活塞的运动对共振频率影响较小,振荡流多阶共振频率受到激励是燃烧室产生压力高频振荡的一个重要原因。

再生式液体发射药火炮燃烧室内两相流模型

为研究再生式液体发射药火炮(RLPG)内弹道过程,建立了RLPG燃烧室内的一维两相流数学模型,气相控制方程为非稳态欧拉方程组,液相控制方程用拉格朗日方程描述,方程组的源项反映了气液两相之间的耦合。分别采用二阶精度的MacCormack预估校正二步差分格式计算气相控制方程,求解析解的方法计算液相控制方程,PSI-Cell方法处理气液之间的耦合过程。通过数值仿真模拟了RLPG喷雾燃烧过程和压力振荡现象,建立了纵向二阶压力振荡振型,得到了主要物理参量的时空分布情况并讨论了主要结构参数对膛内过程的影响。仿真结果显示:由于身管入口的节流作用,使得燃烧室内的燃气压力和速度波动幅度都比身管内的要大;增大活塞差动面积比和喷孔面积都会引起膛压升高,压力振荡幅值增大。

再生式液体发射药火炮的雾化问题研究

从实验和理论研究两个方面,综述了国内外再生式液体发射药火炮的雾化问题的研究现状,侧重介绍了喷射压力、反压、喷嘴结构以及工质液体粘度对射流、雾化的影响。在此基础上,提出了今后进一步研究的方向。

再生式液体发射药火炮喷嘴内空化流动研究

为研究再生式液体发射药火炮喷嘴内部空化效应对射流雾化的影响,针对常用喷嘴结构建立了Euler多相流模型和空化模型,研究了喷嘴内部的空化流动现象,分析了喷嘴结构形式、内部倾斜角和喷射压力对喷嘴内部空化流动与喷嘴出口流动状态的影响规律。结果表明:RNG k-ε湍流模型比k-ε湍流模型更适于分析喷嘴内的空化流动现象;圆柱形和圆锥形喷嘴内部均发生空化流动现象;增大圆锥形喷嘴倾角导致空化增强,气液掺混区域变大,但流动速度受阻;大于10 MPa的喷射压力有利于形成稳定的空化流动。研究结果为优化喷嘴结构设计提供了理论依据,为进一步研究射流在燃烧室内的破碎、雾化、蒸发和燃烧过程提供了上游边界条件。

再生式液体发射药火炮喷孔变形响应有限元分析

利用再生式液体发射药火炮(RLPG)内弹道理论模型,对37mm全装药RLPG内弹道过程进行了数值模拟,给出了喷孔变形响应有限元分析载荷;建立了喷孔变形响应分析的有限元模型;利用通用有限元软件ANSYS分析计算了喷孔变形响应;给出了喷孔面积变化后RLPG内弹道过程数值模拟结果。

四股燃气射流在整装式液体中扩展特性的实验研究

为了探索控制整装式液体发射药火炮燃烧稳定性的方法,设计了多结构的圆柱及圆柱渐扩型观察室,利用高速数字录像系统记录了四股燃气射流的扩展过程,通过处理射流扩展过程的序列图,得到不同时刻燃气射流头部的平均轴向位移,对比了采用不同渐扩比的A型、B型和G型观察室以及在A型观察室中不同喷孔压力、喷孔直径、喷孔中心间距等参数对四股燃气射流在液体工质中扩展特性的影响。实验结果表明:多级渐扩型结构能够通过台阶的诱导作用,增强射流径向扰动,当渐扩比(ΔD/L)从0.3增加到0.6,射流轴向位移减小了10.8%;随着喷孔压力增大,气体射流强度增大,喷孔压力从9.18MPa增大到15.30MPa,t=4ms射流轴向位移增加了20.9%;当喷孔直径从1.4mm增大到2.0mm时,轴向位移较快,气液掺混较剧烈,t=5ms射流轴向位移增加了24.1%;增大喷孔中心间距,可以使径向扩展更加充分,减慢轴向扩展,当喷孔间距从16mm增大20mm时,t=5ms射流轴向位移减小了20.6%。

30 mm 火炮液体随行装药的实验研究

报道了整装式液体随行装药方案在３０ｍｍ火炮上的射击结果．采用多孔介质控制整装式液体药的燃烧稳定性，并且通过调整平均孔隙尺寸大小以实现随行液体药的高燃速；设计了一个点火参数可调的延迟装置，以控制随行液体药在不同时刻被点燃．在上述两种控制技术基础上，设计了液体随行装药试验弹．在国内首次在火炮上实现明显的随行效应．即膛压曲线出现双峰值或压力平台现象．

再生式液体发射药火炮点火和喷射模拟

由于再生式液体发射药火炮的结构复杂，故数值模拟对研究内弹道参数对系统的影响具有重要作用。该文在再生式液体发射药火炮点火、喷射实验基础上，对这一过程建立了数学物理模型，并进行了数值模拟，计算结果与实验结果吻合较好，研究结果对改善再生式液体发射药火炮内弹道循环具有指导意义和实用价值。

再生式液体发射药辅助药室发射技术研究

介绍了将再生式液体发射药火炮技术与辅助药室火炮技术有机结合的再生式液体发射药辅助药室发射技术的基本原理,分析了再生式液体发射药辅助药室发射技术的主要技术特点和实现的可能性。

再生式液体发射药辅助药室发射过程数值模拟

建立了关于再生式液体发射药辅助药室发射过程的零维数学模型,运用4 阶龙格-库塔法对该模型进行了数值模拟,计算结果表明,再生式液体发射药辅助药室发射技术能够提高弹丸初速,计算结果与试验结果吻合较好.同时分析了辅助药室结构参数对发射过程的影响,得出了基本规律.

液体发射药火炮发展综述

着重就液体发射药火炮的发展历史和趋势,作详细介绍。并简要介绍液体发射药火炮三种基本方案即整装式、外力喷射式和再生喷射式的结构特点。本文以不同时期、不同火炮口径、不同结构方案和不同液体发射药等条件下,获得的试验和技术分析结果为基础,阐明国外液体发射药火炮发展的基本思路,使我们对液体发射药火炮发展概况和趋势,有一个全面的认识和了解。

液体发射药火炮须深入研究

论述了液体发射药火炮的军事价值,介绍了国内外的研制概况和研制水平,指出了发展液体炮的必要性和紧迫性。结合我国的情况,提出了近期研制液体发射药火炮的设想。

液体发射药迫击炮内弹道燃烧稳定性

为研究液体发射药迫击炮内弹道特性,搭建60 mm液体发射药迫击炮瞬态测试系统,对其燃烧室压力变化与迫击炮弹初速进行测试。在试验基础上,基于非定常欧拉-拉格朗日模型和液体发射药蒸发-燃烧模型建立带燃烧反应的液体发射药迫击炮两相流计算模型,对内弹道过程中的反应流场进行模拟,分析复杂气相流场与液体发射药喷射燃烧间的耦合关系及压力振荡形成机理。结果表明:60 mm液体发射药迫击炮燃烧稳定性好,具有工程化潜力;数值模拟与试验结果吻合度较高,且可以复现压力振荡现象,计算模型具有合理性;液体发射药的喷射与燃烧均受燃烧室内气涡的影响;反射波引发的液体发射药集中燃烧使压力表现为一种振荡发展。

影响液体发射药压缩点火的因素

从试验和理论计算两方面就峰值压力、加压速率和气泡对液体发射药压缩点火的影响及预防压缩点火的技术途径进行了探讨。认为气泡是影响液体发射药压缩点火的主要因素，预加压是预防液体发射药压缩点火的有效方法。

现代火炮内弹道面临的问题与对策

从现代火炮及弹药技术的发展趋势,分析了火炮内弹道面临的问题,阐述了火炮内弹道理论与技术的发展方向,集中体现在三个方面,一是提高常规固体发射药火炮的作战效能;二是发展与制导弹药等特种弹药发射方式相适应的内弹道理论与控制技术;三是研究新能源火炮的内弹道理论与控制技术。在此基础上,结合国内外研究状况,对若干重点问题进行了述评,并提出了研究对策。

37mm液体发射火炮内弹道研究

本文给出了37mm再生式液体发射药火炮内弹道数学模型以及稳定的数值解和各种曲线.分析了某些主要参量的变化对该炮弹道性能的影响.探讨了中心控制杆与压力平台之间的关系,给出了一种新型的中心控制杆结构。其结果对液体发射药火炮的内弹道和机构设计将具有—定的指导意义。

再生式液体炮研究中异常燃烧的分析

该文根据国内外有关液体炮（ＬＰＧ）研究及笔者多年的实验研究中取得的异常燃烧现象的大量资料，将常见的异常燃烧现象归纳概括为２大类：回火和压缩点火；把在研究中发现的并称之为“爆燃”现象列为第３类异常燃烧现象，并进行了分析。在对正常发射过程与异常燃烧过程进行比较的基础上，深入分析了各种异常燃烧现象的特征、危害及产生的原因，并介绍了防止异常燃烧的各种技术途径。

再生式液体发射药火炮喷雾燃烧理论及数值仿真

为深入认识再生式液体发射药火炮(RLPG)喷雾燃烧过程和研究压力振荡现象,应用多维多相流模型描述RLPG膛内流动过程,用欧拉法描述气相流场,用拉格朗日方法描述液滴运动,液滴燃烧遵循压力指数燃烧规律。采用基于表面波破碎理论和线性稳定性分析的高速液体薄膜破碎模型描述RLPG环形射流的雾化过程。采用MacCormack差分格式求解气相控制方程,仿真结果与试验值吻合较好。结果表明:燃烧室存在高频燃烧不稳定现象,压力振荡主振型为径向二阶振型,弹丸运动主导了流场的形态。