气枪测试与膛压曲线计算初探

本文是以实测弹簧活塞式气枪活塞运动的时间、位移曲线为线索,以实测数据为依据,以波意尔——马略特定律为核心,探讨了膛压曲线的计算方法。

一种排气式膛压模拟装置

为了在实验室条件下简洁、高效地获得与实际相符的膛压曲线,进而开展典型结构和材料膛压载荷响应特性研究,提出了压力舱内发射药燃烧同时发射药气体由排气件排出的膛压模拟装置。结合发射药燃烧理论和等熵流动模型,建立了排气式膛压模拟过程的数学模型。基于理想气体假设,利用Fluent软件模拟泄压过程质量流量规律,并与理论结果对比,确定了流量系数。分别根据76和155 mm火炮膛压曲线特点及小型化设计原则,对模拟装置性能参数进行了优化设计。优化结果表明,获得的压力曲线的增压速率和降压速率基本满足要求,峰值压力达到300 MPa,压力大于30 MPa历时10 ms以上。验证实验结果表明:压力曲线有良好的重复性,且与理论结果一致,装置工作可靠性高;以排放发射药气体方式模拟膛压曲线是可行的。

利用嵌入式系统实现冲击信号的可靠采集

冲击信号的可靠检测与记录是一个重要的研究领域，文章以内置于炮弹弹丸内部的能够检测和记录瞬时膛压信息的嵌入式系统为研究内容，针对炮弹发射时膛压变化曲线测试和记录这一技术难题，提出了对单次冲击信号采用“循环采集、触发记录”的新方法，成功的解决了传统的铜柱测试法只能确定爆炸峰值压力、不能测出爆炸过程P-T曲线、无法求出增压时间及火药燃烧速率等问题，介绍了用非易失性新型快速存储器件FRAM将数据长期可靠保存的实用电路、该系统不仅适合于爆炸主体P-T过程的测试，还可用于多种瞬态参量的测试。

引信安全与解除隔离装置的仿真模型构建

针对中大口径炮弹机械触发引信通用安全与解除隔离装置在发射过程中的失效问题,构建了引信安全与解除隔离装置的仿真模型,以膛压曲线作为弹体的动力来源,对弹丸从弹带挤入膛线完成后至出炮口这一运动过程进行有限元仿真。提取弹体、引信体、安全与解除隔离装置在此过程中轴向和径向的过载曲线以及安全与解除隔离装置各部件受力云图进行分析。仿真结果表明,中大口径炮弹机械触发引信通用安全与解除隔离机构部件上应力集中、应变过大的位置与试验结果显示的引信安全与解除隔离机构中零部件强度失效的位置相吻合,对引信安全与解除隔离装置的失效现象做出解释,也说明所构建模型的可靠性,可为引信失效机理的分析提供思路。

内弹道随机因素对弹丸发射强度的影响分析

针对在内弹道过程中随机因素引起的弹丸发射强度问题,以某型脱壳穿甲弹内弹道环境为例,应用ABAQUS软件对发射药燃烧环境的变化引起的膛压时序曲线的变化对弹丸发射强度的影响进行了仿真分析,仿真结果表明:在最大膛压相同的情况下,上升段变化速率越快,或在下降段变化速率越平缓,弹托应力越大,其发射强度越低。此结论可为相关工程设计提供理论参考,对弹丸在内弹道过程中的强度分析具有重要意义。