典型使用条件对大口径机枪枪管寿命影响研究

大口径机枪枪管寿命与使用方式、使用条件密切相关,研究使用条件对大口径机枪枪管寿命的影响问题对于安全、有效地使用该类武器具有重要意义。选择环境温度、冷却周期射弹总量和换弹箱停留间隔时间3个使用条件,采用枪管热-弹耦合有限元模型计算枪管铬钢结合部位瞬态应力,使用局部应力-应变法计算枪管铬钢结合部位寿命,分析使用条件对枪管使用寿命的影响情况。进一步采用实物寿命试验验证使用条件对枪管使用寿命的影响,获得了定量影响规律,建立了环境温度、冷却周期射弹量、换弹箱停留间隔时间与寿命关系近似模型,为科学地使用该类大口径机枪提供了参考依据。

枪管基体组织对枪管寿命的影响

为了探明枪管基体组织对枪管损伤速率影响的机理,对比研究了两种不同基体组织枪管在射击过程中的损伤表现。采用光学显微镜、扫描电子显微镜对枪管基体组织进行表征,通过碳复型、相分析对枪管基体组织进行分析。结果表明,低硬度枪管损伤速率大于高硬度枪管,导致前者寿命较低。出现这一结果的原因是:一方面低硬度枪管内表面发生了较大的塑性变形,导致内径扩大速率增加,寿命缩短;另一方面高硬度基体碳化物分布较为细小、弥散,抑制裂纹形核扩展能力大于低硬度基体。

基于镀层界面剪切疲劳损伤的枪管寿命预测研究

为研究枪管内膛损伤机理、提高枪管寿命,提出了基于枪管镀层界面剪切疲劳损伤累积的枪管寿命预测方法。根据身管镀层剪切失效理论和疲劳损伤累积理论,建立了热压耦合应力作用下的枪管镀层界面剪切失效模型。以某5. 8 mm小口径步枪枪管为研究对象,计算一个冷却周期150发弹连续射击过程中的枪管界面剪切应力,结合随温度变化的枪管材料抗拉强度数据对枪管寿命进行了预测。研究结果表明:预测结果与寿命试验结果高度吻合,验证了寿命预测模型的可行性与正确性;以镀层界面剪切疲劳寿命来预测枪管寿命是有效的,镀层界面剪切疲劳失效是导致枪管寿终的重要原因。

基体材料高温强度对枪管寿命的影响研究

根据界面剪切失效理论和疲劳损伤累积理论,建立了基于枪管镀层—基体界面剪切疲劳损伤累积的枪管寿命预测模型.以某小口径步枪枪管为研究对象,计算了一个冷却周期射击过程中的枪管界面剪切应力,预测了3种不同基体材料枪管的寿命,研究了基体材料高温强度对枪管寿命的影响.研究结果表明,基体材料高温强度是影响枪管寿命的至关重要因素.温度升高引起的界面抗拉强度下降,是导致镀层产生界面破坏以及枪管寿终的重要诱因.增加材料常温强度对提高枪管寿命意义不大,而增加高温强度则可以显著提升枪管寿命.寿命试验结果验证了本文所建寿命预测模型的可用性及预测结果的正确性.

镀层材料热及力学特性对枪管寿命的影响

为研究枪管镀层材料性能对枪管寿命的影响,综合运用身管镀层剪切失效理论和疲劳损伤累积理论,提出了基于镀层界面剪切疲劳损伤的枪管寿命预测模型.以某小口径步枪为研究对象,基于有限差分法,对内膛涂镀铬、钽和氮化硅三种不同材料的枪管在10连发射击过程中的温度场分布、镀层内应力分布以及枪管寿命进行了数值计算,研究了镀层材料的热及力学特性对枪管寿命的影响.研究结果表明,镀层的热扩散系数、影响因子η及断裂长厚比是影响枪管寿命的几个关键性能,其中断裂长厚比对界面切应力和枪管寿命的影响最大,拥有较大断裂长厚比的镀层可以在射击过程中显著降低界面切应力,进而提高枪管寿命.

大口径机枪枪管内膛损伤的试验研究

针对大口径机枪枪管寿命显著低于国外同类型枪械的问题,开展了枪管综合寿命试验。以某12.7 mm大口径机枪枪管为研究对象,对各支枪管在寿终前各寿命阶段的初速、精度、内膛直径和内膛表面形貌等进行了测量或内窥。通过对枪管综合寿命试验的结果进行深入分析,获得了大口径机枪枪管内膛损伤的主要形式,验证了各支枪管在相同制造工艺下寿命极限和内膛损伤形式的一致性。可以得出以下结论:枪管内膛损伤形式分为均匀磨损和局部损伤2类;按损伤规律的不同沿枪管轴向可以分为4个区域,各区域轴向长短不一,内膛损伤在这4个区域之间表现出较大的差异性。研究结果可以为建立准确的损伤枪管弹/枪相互作用模型提供依据。

全枪寿命15000发，枪管寿命20000发——中国NP22、NP34手枪寿命突破纪实

枪械寿命是衡量枪械质量的重要指标。目前国内手枪寿命指标一般为3000发，国外多为5000发。为使国产手枪以强热打入国际市场，显然要在手枪以强热打入国际市场，显然要在手枪寿命上达到或超过西方水平。

复杂射击规范下枪管温度场数值分析与试验研究

针对复杂射击规范下射击过程中的瞬态热冲击引发的枪管寿命问题,建立了枪管1维瞬态传热的数学模型.基于能量平衡法和交替隐式差分格式(ADI),推导了内节点及边界点的有限差分方程,并以某5.8mm步枪枪管为对象,在经典内弹道数值计算结果的基础上,编程求解了连续射击150发弹过程中枪管的温度场分布.最后,采用红外热像仪对枪管外壁温度进行了测试,数值仿真结果与实验结果吻合度较高,验证了所建模型及采用的算法在复杂射击规范下的有效性.

内膛损伤枪管对内弹道性能和弹头出膛状态的影响研究

为研究大口径机枪内弹道性能和弹头出膛状态受内膛损伤的影响规律,探究内膛损伤导致枪管寿终的关键因素,对某12. 7 mm重机枪进行了系统的寿命试验。分析获得了该枪枪管内膛损伤的主要形式及其随射弹数增加在枪管轴向的分布及演化规律,在此基础上建立了精确的不同寿命阶段内膛损伤枪管的弹-枪热力耦合有限元模型。采用Fortran子程序实现了内弹道过程与显式有限元方法的迭代数值求解,获得了12. 7 mm弹头内弹道性能及出膛状态等随内膛损伤发展的变化规律,将数值模拟结果与寿命试验数据进行对比验证了弹-枪耦合模型的准确性。仿真结果表明:弹头出膛时的扰动量、转速的下降量以及表面形貌的改变量等随枪管射弹数增加而增加,在身管寿命后期表现尤为明显;弹头出膛状态的改变是导致该枪枪管寿终的主要原因。研究结果对进一步分析内膛损伤引起的弹头外弹道性能退化行为,实现从内到外完整地分析枪管寿终机理具有重要意义。

枪管内膛损伤对弹头外弹道过程的影响研究

为研究枪管内膛损伤对弹头气动特性及外弹道过程的影响,基于系统的12.7 mm机枪枪管寿命试验获得的内膛损伤规律,建立了损伤枪管的有限元模型并获得了枪管在4个寿命阶段所发射弹头的表面形貌状态.采用基于剪应力输运(SST)k-ω湍流模型的计算流体力学(CFD)方法对不同表面形貌的高速旋转弹头的气动参数进行了数值计算.采用均匀设计方法安排随机因素影响下的弹头内弹道计算过程,获得了各阶段弹头膛口扰动随机响应状态.建立了弹头6自由度刚体外弹道模型,结合弹头的气动参数和膛口扰动状态对弹头外弹道过程进行编程求解,获得了100 m处各寿命阶段枪管所发射弹头的散布圆半径和椭圆弹孔率,最终计算结果与试验数据吻合较好.计算结果表明:弹头初始扰动在枪管寿命末期的迅速增大,以及大攻角下弹头所受气动力压力中心的前移和马格努斯力矩的增大等,是造成枪管寿命末期弹头飞行稳定性降低及枪管迅速寿终的主要原因.

火药中聚氨酯添加剂缓蚀效果的研究

本文介绍一种适于轻武器应用的缓蚀添加剂——聚氯酯。采用内添加方式将其加于火药基体内,使火药改性。研究证明,聚氨酯缓蚀添加剂能明显降低内膛烧蚀与磨损,大幅度提高枪管寿命。

枪管传热过程中复合换热系数的修正

以往在对枪管温度场进行分析计算时,均忽略了枪管膛线、散热槽等特殊结构及枪管对与其接触的零部件的传热对枪管温度场的影响,导致所采用的传统的枪管内、外边界条件均与实际情况有出入。针对此问题,本文引入两个修正系数,且采用非线性最小二乘法拟合了此修正系数与距枪口不同距离之间的关系式,分别对枪管内壁与火药气体之间的复合换热系数及枪管外壁与外界空气之间的复合换热系数进行修正。采用红外热像仪对枪管外壁瞬态温度场进行测试,测试结果分别与修正前后的模型所得的计算结果进行比较,修正后的模型准确可靠。采用修正后的模型对枪管温度场进行进一步的分析计算,得到了不同时刻枪管内、外壁温度沿枪管轴向分布规律。研究结果为深入研究枪管烧蚀机理、枪管结构设计和寿命预测提供了可靠的理论依据。

土耳其MKE公司披露新型MPT55/MPT55K突击步枪

在2017年土耳其国际防务展上，土耳其MKE公司展出了其MPT系列突击步枪中新增加的MPT55、MPT55K两种型号。这两种型号的步枪是MPT76突击步枪由口径7．62mm转化为5．56mm的版本，枪管寿命达到12000发。MPT55为长枪管型，全枪质量为3．3kg；MPT-55K为短枪管型，全枪质量3kg。

M3M/GAU12机载机枪

勃朗宁M2重机枪的衍生型——M3M固定式机枪,美国空军及海军命名为GAU21,主要装备在CH-53E和UH-1Y等直升机上。M3M/GAU21比其前辈M2重机枪性能有所提高,射速更快（1 000发/分）,重量更轻（36.3千克）,枪管寿命更长（11 000发）,最大射程6 400米。

DBP10式5.8mm普通弹

研制启动DBP95式5.8mm普通弹和DVP88式5.8mm机枪弹是我军装备的95式小口径枪族的主要弹种。其中,DBP95式5.8mm普通弹配用于95式5.8mm班用枪族,用于杀伤近距离内有单兵防护的有生力量;DVP88式5.8mm机枪弹配用于88式通用机枪及88式狙击步枪,用于杀伤800～1000m内敌有生力量或重要目标。这两种枪弹作战效能不同,但外形基本相同,从外观上难以区分,部队使用后反映容易出现混用的情况,给保管、训练和作战供给均带来诸多不便。在95式枪族进行改进设计的同时。