转管武器炮膛合力施加方法研究

在ADAMS中以身管在运动过程中身管、身管组回转中心和击发点之间的夹角为参照,对内弹道曲线进行延伸处理,综合运用IF、AKISPL、AINT函数进行判断、循环和归零,成功实现了转管武器炮膛合力的顺序添加,比较符合转管武器的实际工作情况,为后续的动力学仿真提供了有利条件。

基于两相流内弹道的火炮炮膛合力计算

炮膛合力计算多是采用只能计算膛内空间平均压力的经典内弹道模型,必然导致计算结果与实际射击过程有较大偏差。针对此问题,提出利用内弹道气动力模型取代经典模型,建立基于准两相流内弹道的炮膛合力计算模型,采用Godunov差分格式对内弹道方程组进行数值求解,得到膛内压力分布规律,进而得到炮膛合力。通过算例结果与理论值对比,验证了该方法的有效性和可靠性,为进一步提高火炮后坐运动建模与分析的准确性奠定了基础。

转管武器炮膛合力在ADAMS中的实现方法

针对转管武器射击循环的特点,在使用ADAMS软件进行转管武器动力学仿真分析过程中,采用测得(或计算)的膛压曲线数据,综合应用ADAMS函数,实现了依次顺序射击、间隔射击和延时射击等不同射击方式下炮膛合力的施加方法,为完成在不同射击工况下转管武器的动力学仿真提供了更接近于实际的受力条件。

火炮炮膛合力简化数值仿真

为简化计算,目前火炮炮膛合力计算时假定药室和坡膛内压强与膛底压强相同,这种简化必然存在误差。以某型火炮为对象,考虑药室和坡膛内膛压的曲线分布特性,用数值仿真方法研究了简化炮膛合力的误差以及由此引出的火炮后坐参数的计算误差。研究表明,采用简化计算方法,某型火炮的炮膛合力最大值减小5.2%,后坐长度减小7.9%,后坐最大速度减小5.4%,后坐阻力最大值减小10.9%;通过系数修正,上述参数的变化可控制在0.5%以内。研究为火炮精细化设计和保障提供了参考。

基于ADAMS的炮膛合力施加方法

针对转管武器循环射击的特点,在ADAMS中以身管运动角度为参照,运用IF、SIN、AKISPL函数编写火炮循环射击载荷表达式,实现了在匀速、变速与延迟射击等不同射击条件下的炮膛合力施加方法,为转管武器的动力学仿真施加更真实的载荷提供了有利条件。

炮口冲击式火炮后坐模拟试验的数值分析

为了获得炮口冲击试验装置的冲击参数,保证火炮后坐模拟试验的精度和有效性,以某型地面火炮为对象,基于MSC.ADAMS软件,开发了虚拟的火炮后坐模拟试验平台,实现了火炮动态后坐、复进过程的动力学模拟,开展了冲击参数的均匀试验设计。通过试验与数值模拟结果的比较,验证了冲击参数组合的合理性和模拟试验的有效性。

火炮修理后水弹试验内弹道设计方法研究

火炮修理后广泛采用水弹试验,以动态方式确定火炮的技术状态和检验火炮修理质量。新型火炮缺乏水弹试验内弹道设计方法,难以确定水弹试验装水质量等内弹道关键参数,制约部队开展水弹试验。基于修后火炮水弹试验原理与工程实践,建立火炮水弹试验内弹道学模型;提出了基于水弹试验与实弹射击时作用于火炮的炮膛合力全冲量相等原理的火炮水弹试验内弹道设计方法,为新型火炮修后水弹试验提供理论指导,也为火炮其他考核目的水弹试验提供参考。

基于冲量原理的某新型迫榴炮水弹试验装水质量确定方法研究

基于某新型迫榴炮的构造特点及水弹试验的工程实践经验,建立该炮的内弹道分析计算模型,提出基于冲量原理的迫榴炮水弹试验装水质量确定方法,为新型火炮开展水弹试验提供理论指导与实践参考.

永磁式冲击加载缓冲器设计

基于火炮冲击加载试验台的工作原理,为使模拟试验中作用于被试火炮上的冲击载荷更符合实弹射击时的载荷要求,在冲量发生器与被试火炮之间设计安装了缓冲器。通过缓冲器的作用,避免了两结构间产生高峰值的撞击载荷,进而使传递给后坐部分的载荷更接近于火药燃气产生的炮膛合力。根据火炮动态后坐模拟试验的需求,提出了一种Halbach阵列永磁式电涡流缓冲器结构。利用二维轴对称电磁场有限元瞬态分析方法建立永磁式电涡流缓冲器受力分析计算模型,将仿真计算结果与实弹射击试验数据相对比,得出了冲击加载试验中被试火炮后坐运动与实弹射击后坐运动趋势相一致且误差满足设计要求的结论。

火炮后效期火药气体流空过程的近似计算方法

火炮后效期内炮膛合力的变化规律对火炮运动计算有着十分重要意义。针对经典后效期理论假设的火药燃气状态参数空间分布与数值解不能严格符合的问题,基于相似性假设从膛内气体的控制方程中分离出描述气体参数分布的微分积分方程组,并提出求解的数值计算方法。根据求得的气体参数分布,导出气体状态参数和炮膛合力在后效期内随时间变化规律的计算公式,计算后效作用系数。以37 mm高射炮和122 mm榴弹炮两种火炮为例进行计算,将导出公式及经典理论的计算结果与数值仿真结果进行对比。结果表明:气体参数分布与数值仿真结果吻合;炮膛合力的变化规律与数值仿真结果很好地符合;后效作用系数与数值仿真结果的相对误差为0.38%~1.80%.

弹性胶泥冲击加载缓冲器设计

在进行火炮后坐运动动态模拟实验时,为了使被试火炮产生与实弹射击相同的后坐动态响应,需要对冲击加载载荷进行控制。通常可在冲量发生器和后坐部分之间加装缓冲器,利用缓冲器的刚度特性,控制传递到后坐部分的载荷,以实现与火药燃气形成的炮膛合力相同的变化规律。根据火炮后坐动态模拟实验的需求,应用新型弹性胶泥材料,设计了用于冲击载荷控制的加载缓冲器。利用被试火炮后坐运动的数学模型,在MATLAB/Simulink中建立了后坐动态模拟试验的仿真模型,对后坐运动及缓冲器参数进行了仿真计算。仿真结果表明,弹性胶泥缓冲器可以较好地实现火炮发射的炮膛合力,满足火炮后坐动态模拟实验的要求。

基于ADAMS的火炮发射动力学仿真研究

针对使用ADAMS软件进行火炮发射动力学仿真时,火药气体压力的加载过程繁琐且仿真计算时间和火药气体压力变化不同步等问题,提出了一种基于ADAMS自定义函数的发射动力学仿真方法,使火炮发射时的内弹道过程与制退后坐运动同时在ADAMS软件内部进行动力学求解。从经典内弹道方程和火炮发射时后坐部分的受力分析的基础上,应用位移、速度等函数添加了动力学分析中所需的载荷,采用传感器与脚本控制仿真过程,进行了某122 mm火炮的发射动力学仿真,验证了该仿真方法的准确性。该仿真方法将弹丸运动、火药燃气生成和后坐部分运动相互关联,使其在同一软件内进行求解,可提高仿真计算效率。

膨胀波火炮扩张喷管减后坐数值模拟

为了研究膨胀波火炮扩张喷管在发射过程中所受作用力的大小,利用二维非定常Euler方程并结合Roe一阶迎风格式,采用动态铺层的结构化网格方法模拟发射过程中惯性炮闩与身管的相对运动。用proflie文件将内弹道求得的惯性炮闩运动状态赋予闩体,利用UDF对膛内时期流场的压力、速度、温度进行初始化,从闩体打开的瞬间开始进行仿真,监测发射过程中闩体和扩张喷管的受力,进而求得膨胀波火炮的炮膛合力与其冲量,并与同等发射条件下闭膛火炮炮膛合力冲量进行比较,较以往的经验公式计算更为准确,为计算膨胀波火炮减后坐性能提供了新方法。结果表明,与传统闭膛火炮相比,在初速基本保持不变的情况下,膨胀波火炮发射过程中炮膛合力冲量减少达48.4%.

火炮射击冲击载荷模拟装置的建模与仿真

为了研究火炮发射时的动态特性,利用气动原理设计了一种能够模拟炮膛合力冲击载荷的实验装置,描述了该装置的结构及其工作原理,运用热力学理论和牛顿运动定律建立了工作过程的数学模型,在此基础上,利用龙格-库塔方法求解常微分方程组,进行了数值模拟,得到了该装置工作过程中身管冲击载荷变化曲线及炮管运动状态曲线,并对设计参数对冲击载荷曲线变化的影响进行了分析。仿真结果表明,该装置从理论上可以较好地模拟火炮发射时的炮膛合力,满足设计要求,通过仿真计算可以对设计参数进行优化,以获得失真率较小的冲击载荷曲线,从而满足不同型号火炮射击模拟的仿真要求。