Rules Governing Pressure Distribution for a Traveling Charge Under the Condition of Lagrange Hypothesis

Aim To study the rules governing pressure distribution of traveling charge under the condition of Lagrange hypothesis. Methods\ The study is based on the laws of conservation of momentum and energy. Results\ The gas flow velocity distribution formula at the back of a projectile and the momentum equation of a traveling charge are deduced, and rules governing their pressure distribution under the Lagrange hypothesis conditions are established. The pressure distribution of a traveling charge is compared with that of a conventional charge. Conclusion\ The pressure distribution in the bore of a traveling charge can be accurately predicted. A parabolic pressure distribution type is revealed.

火箭弹尾射流对发射平台壁面冲击研究

火箭弹发射时,火箭弹尾部燃气射流会形成波系结构复杂的燃气冲击流场。为分析燃气对发射平台的冲击,基于有限体积法,采用了Realizable k-ω模型,耦合了火箭弹的内弹道过程,建立火箭弹尾部燃气射流三维的数值模拟模型。以安装在发射平台上的火箭发射器为例,分别在火箭弹高角为15°和28°工况下射击时,通过尾部喷出的火药气体流场进行计算,分析尾部火药燃气射流对平台壁面的冲击作用,得到在不同高角射击下不同时刻的气流速度场以及对发射平台壁面的冲击压力,绘制出对壁面的压力曲线图,并且对壁面压力的冲击变化过程做出了分析研究并将其结果与试验对照,验证了数值模拟结果的准确性,在高角为28°时,相较与高角为15°其火药燃气射流对平台壁面的冲击作用明显更大。

汽车安全气囊用混合式发生器点火过程内压影响因素研究

混合式气体发生器具有产气量大、气体温度低、残渣少、启动速度快、节能环保等显著优点,主要应用于汽车帘式气囊。点火建压过程是影响混合式气体发生器内弹道性能的关键因素之一,文章根据某帘式气囊用混合式气体发生器结构、工作原理和工作过程,建立点火建压内弹道模型,分析计算火药配方、火药形状和点火孔规格对点火建压内弹道性能的影响,并且计算结果可以为混合式气体发生器点火建压内弹道性能调节提供一定的理论依据。

膛炸模式及其机理分析

通过国内外大量膛炸事故的破坏状况与膛炸原因的统计分析 ,本文将膛炸模式归纳为五种类型 :(1)装药设计不当引起火药破碎 ;(2 )冲击载荷引起弹内炸药引爆 ;(3)引信失灵引起弹内炸药引爆 ;(4 )外界激励引起弹内炸药半爆 ;(5 )炮膛不净引起胀膛或炸膛。在此基础上 ,对各种膛炸模式的膛炸原因与机理作了详细分析。

高低压室平衡炮内弹道数值模拟及试验研究

针对高低压室平衡炮内弹道问题,提出了数值模拟与试验相结合的研究方法。首先探讨了针对平衡炮而设计的高低压室装药结构;利用经典内弹道理论与动量平衡原理建立了平衡炮发射过程的内弹道数理模型;分析了数值模拟和试验结果。试验验证了所建模型的合理性,为平衡炮的结构设计和装药设计提供了理论分析方法。

多层发射药内弹道模型及数值求解

基于经典内弹道理论建立了多层发射药的内弹道模型,用MATLAB编写了计算程序,以59式100mm高炮发射装药为基础进行了数值模拟。计算结果表明,在假定各层发射药为双芳-3、单基药、高能硝胺药、双迫药,发射药层数由1层依次增加到4层时,初速分别增加了3%、3.63%、3.69%;当燃烧层的燃速比为1∶1.4∶1.8∶2.2,燃烧层的厚度比为5.5∶1.5∶1∶2时,最大膛压为306.4 MPa,初速为932.4m/s,此时初速增加3.69%,且最大膛压未变,压力平台效果明显。从内弹道过程和工艺技术的可行性方面考虑,多层发射药采取3层即可达到较好的效果;对于多层发射药,当武器选定后,最优化的燃烧层厚度比和燃烧层燃速比存在唯一确定的关系,此时,在保持最大膛压不变的情况下,初速增加最多。

活塞式高低压发射系统的膛内流场仿真分析与实验

为了优化活塞式高低压发射系统的结构,基于经典内弹道方程和计算流体动力学方程建立内弹道耦合方程,利用Fluent软件建立活塞式高低压发射系统膛内空间的三维气流模型,对发射过程中的膛内流场进行仿真分析,并进行发射实验验证仿真分析结果.仿真与实验结果表明,基于发射筒内气流的三维模型可以得到高低压内部火药气体流场的细节,为高低压发射系统的设计提供理论依据.

弹丸挤进过程的测试研究

本文提出了一种用于弹丸挤进过程的测试系统。采用在弹头上安装传感器的直接引线弹底测压技术,在短身管火炮上成功地测出了弹底压力,并用接触法和测压法两种方式同时测出了挤进压力。

半密闭爆发器式火炮模拟后坐系统动力学研究

为了研制火炮发射动力学机理研究试验平台,提出了一种带液压缓冲缸的半密闭爆发器驱动火炮模拟后坐设计方案,建立了考虑液压缓冲和排气泄压过程的模拟后坐系统动力学和内弹道的分析模型。组建了试验测试系统,利用高速摄影相机测试后坐位移和速度,采用压电式压力传感器测试半密闭爆发器燃烧室火药气体压力。理论计算与试验测试结果有良好的一致性,验证了所建模型的正确性。

高压气体发射装置内弹道特性及膛口流场分析

根据非定常可压缩流动的Navier-Stokes方程和Spalart-Allmaras湍流模型,基于计算流体力学分析软件,采用动网格技术,对弹丸在气室高压气体作用下的运动规律及其流场特性进行了仿真。主要研究了4种不同气室初始气压下膛内平均压力、弹底压力、气室底部压力、弹丸运动参数的变化规律,进一步分析了在气室初压为2.5 MPa下不同时刻马赫数等值线的变化规律。研究结果表明:膛内气流存在振荡现象,气室底部压力、弹底压力变化具有波动性;气室初始气压的大小影响气室底部压力、弹底压力振荡幅度及弹丸出炮口速度;弹丸在管内运动速度及运动时间随距离变化的关系均近似抛物线分布。

不同温度下无后坐炮内弹道过程多维随机变量数值模拟

为了精确设计身管强度、弹体强度和精细分析引信解除保险性能,在不同温度的情况下,在考虑药厚、火药力、药量、药室容积和弹丸质量随机性的基础上,应用蒙特卡洛方法和无后坐炮经典内弹道学模型,随机模拟了不同随机因素对内弹道性能的影响,得到了不同随机影响因素下的某无后坐炮内弹道膛压曲线轮廓,高温、低温、常温条件下最大膛压附近的膛压跳动最大值分别为14.088 8 MPa,5.660 3 MPa,7.749 8 MPa。该解算结果能较好地反映出膛内射击过程的变化规律,可用于精确设计身管强度、弹体强度和精确分析引信解除保险性能。

火药起始参量对最大膛压影响的方差分析

火药弧厚和装药量是影响火炮最大膛压的两个重要的随机因素。本文用方差分析法对不同弧厚和不同装药量下最大膛压的样本值进行了显著性检验。在检验时,每个因素取两个不同水平,每个水平取两个样本,通过样本的统计量来检验不同因素对最大膛压的影响程度。检验结果表明,火药弧厚对最大膛压影响的敏感性比装药量强。所得结论对火炮的装药设计具有一定的指导意义。

装药间隙对压力波影响的研究

根据复杂的分装式混合装药的特点，建立起多相流内弹道模型。通过数值模拟，着重分析主副药筒之间的间隙对压力波的影响，并给出最佳的间隙范围。计算结果与试验结果比较表明，两者的一致性很好，计算结果符合膛内内弹道循环过程的变化规律。本文的研究结果对于指导火炮的装药设计和射击安全性都有一定的实际意义。

装填条件的变化对金属风暴武器系统内弹道性能的影响

该文针对金属风暴武器的特点 ,以发射某枪弹为例 ,详细讨论了装药量、火药厚度、弹头质量、药室容积等装填条件的变化对金属风暴武器系统内弹道性能的影响规律。其规律为 :随着装药量的增大 ,火药厚度的减小 ,药室容积的减小将使最大膛压和子弹出枪口速度均相应地增加 ;弹头质量的增加将使最大膛压增加 ,子弹出枪口速度减小。这些规律为研究金属风暴武器系统的内弹道机制及控制机制打下了基础。

点火结构影响压力波的实验研究和数值模拟

介绍一种带烟火剂双层中心点火管的新型点火系统。根据这种点火系统的特殊结构,建立了点火管和装药床的双一维两相流内弹道模型和烟火传火管喷火孔燃气喷射流量模型。数值计算与试验结果比较表明,理论与实验之间具有良好的一致性。实验与计算结果都证明该中心点火管对抑制膛内压力波是有效的。

某新型发射药在身管附加装药中的应用研究

为研究身管附加装药的类压力平台增速效应,采用了在弹道枪炮身管上安装附加药室的试验装置。其主药室装药采用6/7-XDGZB高能硝胺发射药,附加药室装药采用4/1-XDZJ高能发射药。密闭爆发器试验和内弹道试验结果表明:6/7-XDGZB发射药具有起始缓燃性,4/1-XDZJ发射药具有速燃和渐减燃烧特性,两者配合在膛内燃烧,在最大膛压基本保持不变的情况下,初速从空白装药(传统的单一装药,没有附加装药)的981m.s-1提高到附加装药的1063m.s-1,提高了82m.s-1,增幅为8.4%,示压效率由0.47提高到0.58。

含硼富燃料推进剂低压燃烧特性

通过靶线法和燃气发生器法,研究含硼富燃料推进剂低压燃烧特性,及硼团聚、AP含量与级配、添 加HMX、燃速催化剂种类与含量等因素对燃烧性能的影响。研究表明:含硼富燃料低压可燃极限达0.2MPa,压强 指数可达0.46。

发射药燃速压力指数对火炮内弹道的影响

为研究新型高能发射药的内弹道性能,采用经典内弹道数学模型理论模拟了发射药的燃速压力指数对火炮内弹道性能的影响.结果表明,发射药燃速压力指数的大小及其随压力的变化规律对内弹道性能有很大的影响,对于燃速压力指数随压力升高而减小的新型高能发射药,可获得较高的内弹道示压效率,降低膛压和弹丸初速对发射药装填条件的敏感性.采用传统的平均燃速压力指数来预测该类发射药的内弹道性能,将出现明显的偏差.

开槽管状药内弹道模型及计算

该文根据开槽管状药的装药结构特点,建立两相流内弹道理论模型.在定义了开槽管状药的肉厚与槽宽的基础上,推导出形状函数,采用差分方法求解.计算结果表明,开槽管状药透气性好,点传火容易,压力波振幅小,计算结果符合膛内射击过程的变化规律.

气缸张开式尾翼弹膛内时期气缸压力计算

为研究气缸张开式尾翼弹的膛内时期气缸充放气过程,建立了气缸压力模型,并与经典内弹道模型相联立,进行了模型可解性分析,得到了一种求解气缸压力随时间变化规律的数值方法。以100mm滑膛反坦克炮I型榴弹为例,仿真得到了气缸压力随时间的变化曲线,计算结果精度高,证明了这种算法的可行性;并在此基础上,分析了气孔横截面积、气缸容积对气缸压力的影响规律。研究结果为气缸张开式尾翼稳定装置结构的优化设计提供了理论依据。