基于内弹道仿真的火药点火器燃喉比优化与试验验证

目的减小火药点火器不同药剂批次下的散差,提高其工作可靠性。方法分析火药点火器不同批次药剂性能与内弹道数据,发现在恒定燃喉比下,药剂性能波动会显著影响其工作可靠性,因此应根据不同批次组合下的药剂性能选取合理的燃喉比。首先,通过标准试验测试火药点火器内装药剂的关键性能参数。然后,通过建立火药点火器内弹道的仿真模型,计算基线燃喉比附近的内弹道参数,输入到基于历史点火冲量数据建立的正态容许限法模型。最后,在预设燃喉比范围内进行发火试验,并利用正态容许限法计算出不同燃喉比对应的点火可靠度。结果共模拟了8种水平的燃喉比试验,计算出对应的可靠度为0.177242~0.999999。根据模型计算出的可靠度及火工品相关标准的要求,确定合理的燃喉比,并增加样本,进一步验证其可靠度。此外,在选定燃喉比附近进行的裕度试验,试验数据均符合预期。结论通过内弹道仿真建模,结合可靠性试验数据分析,为火药点火器优选了燃喉比,工作可靠度达到了0.999908,比改进前的可靠度0.999有了显著提升。

爆燃脉冲发动机内弹道模拟及实验分析

为了研究质量轻便、结构紧凑的固体冲量发动机,提出以微气孔球形推进剂作为能量材、以对流爆燃形成高内压为模式的脉冲动力方案。通过分析不同推进剂密度、长度、点火药量和膜片形式等因素,得到了大喉燃比发动机中球形装药爆燃诱导条件;根据球形装药爆燃特性,通过数值模型研究了新型爆燃冲量发动机的内弹道与流场特性。结果表明:装药长度、装药密度和点火药量均对发动机中爆燃现象的出现有明显影响,较长装药、较小装药密度和较大点火药量均利于诱发对流爆燃;微气孔球形药在发动机燃烧室内燃速与压力规律以分段的指数燃速形式出现;初步论证了一体式爆燃脉冲发动机的实用潜力。