超高射频武器系统的设计与分析

基于串联预装填发射原理,给出了超高射频发射系统设计,就弹丸结构、装药结构和控制方法进行详细讨论。针对超高射频的特点设计了系统实验方案,按照不同的射频进行了多发弹丸连续射击,电子点火控制系统可以实现60000 r/min的点火,全系统射频达到30000 r/min,测试了点火脉冲及其频率、弹丸膛口速度、实际射击频率以及膛内压力变化曲线,并对实验结果进行分析讨论。实验验证了超高射频发射系统设计的合理性。

发射药床挤压破碎的试验模拟

发射药床挤压破碎的物理仿真是火炮发射装药发射安全性研究的关键技术。本文研制了发射药床挤压破碎物理仿真试验装置。用半密闭爆发器作为压缩动力源 ,其可控性使该装置能物理仿真各种火炮发射装药弹底药床点燃前所处的力学环境。用温度远远低于火药气体的惰性气体压缩被模拟的药床 ,既保证了物理仿真的真实性 ,又有效保护了挤压破碎后的药粒不被点燃。多次试验再现了膛内发射药床的力学环境和挤压破碎状况。该装置可用于研究发射药床的挤压破碎规律。该试验装置工作可靠 ,可操作性好 。

基于CFD的转管机枪助旋制退器流场超压仿真及对弹丸初速影响分析

为了研究转管机枪助旋制退装置流场超压特性及对弹丸速度的影响,运用经典内弹道方程求解流场边界条件,采用计算流体力学中的非粘性、非定常可压缩气体流动方程和动网格技术,对有、无膛口旋转制退装置的膛口流场进行了数值仿真,对弹丸的增速规律进行了计算。对2种情况的仿真结果进行了分析对比,结果表明:有助旋制退装置时膛口流场最大超压值增加约2倍,弹丸速度增加3.61 m/s。

大口径机枪双头弹内弹道性能的理论分析

根据大口径机枪双头弹的运动和结构特点 ,描述了该双头弹完整的内弹道过程 ,提出了双头弹内弹道计算假设 ,应用双头弹内弹道计算方程 ,计算出了 12 .7mm双头弹膛内压力和两弹头速度的变化曲线 ,对某 12 .7mm双头弹 ,当质量、质量匹配、装药量、起动压力、药厚等参数变化时内弹道性能的影响进行了比较详细的分析 。

等弧厚七孔发射药抛放弹内弹道计算

航空抛放弹内弹道计算通常使用的是形状函数法,具有严格的推导过程,但是当发射药分裂后,二项式函数不能完全体现发射药的形状特征。针对该问题,根据火药几何燃烧定律,通过计算七孔发射药瞬时燃烧面积,提出了等弧厚七孔发射药的内弹道新算法,可以满足当发射药完全燃烧时,相对燃烧面积是零,提高内弹道计算精度。

双头枪弹内弹道分析模型

针对双头枪弹的特点 ,描述了其完整的内弹道过程 ,提出了内弹道计算假设 ,建立了两弹头挤进阻力的计算模型 ,在此基础上 ,建立了它的内弹道计算方程组。应用该模型对所提出的 12 7mm双头枪弹进行了内弹道计算分析。计算结果与实验结果符合较好。

12.7mm双头弹装填条件变化对弹道性能的影响分析

针对双头枪弹的特点 ,概要描述了双头枪弹完整的内弹道过程 ,提出了双头弹的内弹道计算假设 ,应用文献 [1 ]所建立的双头弹内弹道计算方程组当某 1 2 .7mm双头弹装填条件——质量、质量匹配、装药量、起动压力和药厚等变化时对内弹道性能参数的影响进行了比较分析 。

库存弹药内弹道性能检测方法研究

论述了在没有标准弹和弹道炮的情况下 ,如何对库存弹药实施内弹道性能检测。通过对传统的检测方法的分析、研究 ,提出一种新的库存弹药检测方法。该方法不依赖传统的标准弹和弹道炮 ,通过发射前对火炮身管内径变化量的测量 ,可以确定在弹药检测中由火炮自身所引起的系统误差。对该主要误差进行修正 ,对其它次要误差通过制定规程严格控制 ,使其减小到最小 ,以取代传统当日修正量的修正方法。本文还以某加榴炮为研究对象 ,就实现新的库存弹药检测方法的技术途径及实施过程进行了分析和论证 。

7.62mm双管转膛高射速机枪设计方案研究

提出一种高射速7.62mm双管转膛机枪方案,介绍机枪的总体组成以及工作原理。确定了机枪工作循环图,进行了内弹道计算。建立了机枪结构三维模型,利用ADAMS软件进行了机枪动力学仿真。仿真结果表明设计方案可行,能够实现6 000发/min的高射速。对该机枪的特点进行了分析,并与其他同口径武器的技术指标进行对比。

某埋头弹机枪退壳系统设计与动力学分析

为了同时解决埋头弹枪的退壳与首发装填可靠性问题,在埋头弹机枪设计时,提出了在弹壳滞留槽上加工阻挡斜面的办法.要求该斜面可以阻挡首发装填的埋头弹,却不能阻挡后续射击中被推出弹膛的弹壳.针对弹链与埋头弹之间、埋头弹与弹膛之间的接触情况,建立了接触碰撞模型,并将其代入多体动力学方程,通过多组取值对比分析,求解出符合首发装填及后续退壳要求的滞留槽内底面高度为0.3 mm.依据仿真求解得到的参数调整埋头弹枪物理样机,测得了滞留槽高度分别为0、0.3 mm时,枪机框复进的速度曲线.试验证明,计算得到的滞留槽内底高度在实际应用中可靠.

半可燃药筒埋头弹内弹道性能数值模拟

为了提高埋头弹药轻量化程度及发射过程的能量利用率,将可燃药筒材料应用到埋头弹药的结构中。基于二次点火和火药程序燃烧技术,将可燃药筒简化为变燃速片状药,并作为混合装药中的一种,建立了半可燃药筒埋头弹零维内弹道模型。对105 mm埋头式榴弹射击试验进行数值模拟,验证了所建模型的正确性。在此基础上对105 mm半可燃药筒埋头式穿甲弹的内弹道性能进行预测分析,得到最大膛压为537.5 MPa,炮口初速为1667 m/s。

某低后坐自动炮动力学特性与优化研究

为了进一步减小火炮后坐力,满足大威力火力系统向轻量化发展的需要,以基于膨胀波原理发射埋头弹药的低后坐自动炮为研究对象,建立了发射过程的内弹道模型,借助数值仿真方法,获得了膛内压力和弹丸初速数值解。结果表明相比传统闭膛式火炮发射,低后坐火炮在保证弹丸初速基本不变的同时炮膛合力冲量减小了31.5%。采用虚拟样机技术,建立了虚拟样机模型,获得了动力学特性曲线,结果表明最大后坐力减小高达74%,通过射击试验验证了仿真结果的可信性。在此基础上,以惯性炮闩最大阻力值最小为目标建立了优化模型,应用Isight软件平台集成RecurDyn软件方式,采用多岛遗传算法对缓冲簧的厚度、压平时变形量、片数、碟簧外径等参数进行了匹配优化,对所得到的最优解进行了仿真分析。结果表明,在不影响系统性能和结构安装尺寸的前提下使得惯性炮闩最大阻力值减小14.2%,为惯性炮闩轻量化设计提供依据。

埋头弹火炮身管传热特性数值研究

为研究埋头弹火炮发射过程中管壁传热规律,建立了零维内弹道模型,采用四阶龙格-库塔法进行求解,再分别根据拉格朗日假设和拟合公式求解出内弹道时期和后效期的火药燃气温度。采用马蒙托夫假定和经验公式求解得到内、外壁对流换热系数,并以此为边界条件利用有限差分法求解身管一维传热模型,分析了单发与连发射击状态下火炮身管温度场分布情况。结果表明:埋头弹火炮内弹道时间稍长,膛内温度可达2800 K;单发时热量径向传播约3 mm,连发时身管内壁温度作脉冲变化,外壁温度在第5发后开始升高。计算结果对身管热分析和确保发射过程中的热安全性具有参考意义。

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。

两种可燃药筒燃气生成规律的分析比较

本文对不同工艺和配方的两种可燃药筒的燃气生成规律进行了分析和比较,说明不同的药筒由于燃气生成规律的不同,造成膛内压力曲线明显差异。