纳米缓蚀剂技术减缓枪管内膛铬层破坏的研究

针对枪管内膛铬层在发射中损坏严重的情况,利用电子扫描电镜提取了寿命射击试验后的枪管内膛表面和断面的形貌特征. 在分析内膛铬层破坏机理的基础上,总结归纳了枪管内膛铬层破坏的几种形态特征,建立了铬层破坏过程的逻辑关系. 采用纳米技术制备了含纳米缓蚀剂的发射药. 试验结果表明,纳米缓蚀剂对铬层破坏可以起到明显的减缓作用,是保护枪膛铬层并延长枪管寿命的有效方法.      

高层建筑消防炮弹道特性分析与射表编制

高层建筑消防炮主要是为应对高层火灾而研制的一种消防设备.高层建筑消防炮采用气动方式实施远距离发射,灭火弹出膛后在空中自由飞行直至侵彻建筑物玻璃进入火场后起爆灭火.基于高层建筑灭火炮的工作特点,研究了灭火弹在诸力作用下的运动规律,建立了弹道数学模型,结合算例进行了求解.弹道模型主要描述了内弹道过程、标准外弹道分析和非标准气象条件下的外弹道过程.根据所得弹道诸元编制了射表,确定了射表搜索策略,为消防炮控制提供了必要参数.     

耦合内弹道过程的膛口流场数值模拟与分析

为提高武器精度,模拟弹丸射入膛内后的膛口流场,耦合内弹道过程分析弹丸射出炮口前的初始流场和射出后的流场变化.采用内弹道经典模型计算膛内弹后气体流场,建立二维轴对称气体动力学模型计算弹前气体及膛口流场,通过弹前阻力将二者同步耦合计算.计算过程采用非结构网格方法,同时考虑运动弹丸的影响,计算结果与实验流场相吻合.计算结果捕捉到弹丸出炮口后在膛口形成清晰的瓶状波系.分析得到弹丸出炮口后1.5 ms时刻炮膛内外的马赫数轴向分布;此时火药气体在膛外膨胀的最大马赫数可以达到6.32;火药经过激波后气体速度迅速下降到声速以下.由于激波的作用,在激波前后压强会产生阶跃.     

膨胀波枪炮发射原理数值建模与分析

对于新近问世的膨胀波枪炮,提出了其发射过程的四阶段物理模型,采用准一维准两相流理论建立了其发射过程动力学模型,以14.5 mm膨胀波弹道枪为对象进行了数值仿真计算,将计算结果与普通闭膛枪炮的内弹道过程进行了对比,得出了膨胀波枪炮发射中的各种特征参量变化规律以及膛尾打开时刻等关键参数.计算表明:14.5 mm膨胀波弹道枪在基本不降低枪炮初速的前提下能减少59%的后坐动量.     

双级装药膛内二次发射原理探讨与分析

提出一种采用双级装药进行膛内二次发射以提高弹丸初速而不增大最大膛压的新技术,设计了双级装药弹的结构,为提高大口径身管武器的初速提供了一种新思路.提出了二次发射过程的物理模型,并以12.7 mm弹道枪为对象建立了膛内二次发射内弹道数学模型,分析了参数变化对膛压和初速的影响规律.计算结果表明:在身管长度增量相等的条件下,双级装药弹初速增加量是12.7 mm普通弹的2倍以上.     

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。     

高速脱壳穿甲弹的中间弹道研究

该文以研究脱壳穿甲弹的中间弹道问题为主线,较详细地综述了高速脱壳穿甲弹穿越膛口中间弹道区时所受到的各种扰动因素、以及脱壳穿甲弹飞行姿态的测试技术和观察手段。扰动因素包括脱壳穿甲弹膛内运动时形成的起始偏角、在射流区受到的气动力干扰、脱壳过程的机械干扰及膛口装置的干扰。文末介绍了脱壳穿甲弹弹托的优化设计问题。     

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.      

镀层材料热及力学特性对枪管寿命的影响

为研究枪管镀层材料性能对枪管寿命的影响,综合运用身管镀层剪切失效理论和疲劳损伤累积理论,提出了基于镀层界面剪切疲劳损伤的枪管寿命预测模型.以某小口径步枪为研究对象,基于有限差分法,对内膛涂镀铬、钽和氮化硅三种不同材料的枪管在10连发射击过程中的温度场分布、镀层内应力分布以及枪管寿命进行了数值计算,研究了镀层材料的热及力学特性对枪管寿命的影响.研究结果表明,镀层的热扩散系数、影响因子η及断裂长厚比是影响枪管寿命的几个关键性能,其中断裂长厚比对界面切应力和枪管寿命的影响最大,拥有较大断裂长厚比的镀层可以在射击过程中显著降低界面切应力,进而提高枪管寿命.      

灰色系统理论在火炮内弹道性能变化量中的应用

为了研究火炮内膛质量状况与内弹道性能改变量之间的不确定相关性,提出采用灰色系统理论进行分析的方法,并建立了GM（1,N）计算模型,通过利用该模型对某大口径加农炮进行计算,结果表明：弹丸膛口速度计算值与实测值的相对差小于0.3 %,膛压的相对差小于2 %.     

基于侧装药结构的金属风暴武器内弹道机理分析

描述了侧装药金属风暴武器系统内弹道的物理过程,建立了内弹道数学模型,并以发射五发某枪弹为例进行了计算。计算结果表明：射击频率越高,相邻两发弹间的内弹道过程耦合现象越明显,用于克服弹前阻力做功和侧药室分流火药燃气所消耗的能量越多,在装药条件相同的情况下各发弹之间的内弹道一致性也越差。因此,必须对这种新结构金属风暴武器系统的内弹道进行优化设计,才能达到所需的战术指标。     

某轮式自行火炮弹道-火炮一体化优化设计

为提高某轮式自行火炮的综合性能,避免在设计过程中提高射击精度的同时使得射程与弹丸杀伤面积下降,建立了涉及内弹道、外弹道、终点效应和自行火炮总体布局与发射动力学的自行火炮一体化优化设计流程和优化设计模型.该模型采用集成优化思想,以炮口跳动垂直扰动最小、射程最远和杀伤面积最大为目标进行多目标一体化优化设计,得到了Pareto最优解集.根据工程经验选取的一组优化解与优化前相比.结果明显优于以炮口垂直扰动最小为目标的单目标优化设计结果.研究表明,综合考虑全弹道模型和自行火炮总体布局与发射动力学模型的某轮式自行火炮弹道-火炮一体化优化设计模型能够有效提高自行火炮的综合性能,避免了单个目标优化时其他目标严重劣化的现象,验证了该方法的有效性.      

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对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，获得了一些重要结论。     

超高速飞行弹箭气动烧蚀数值模拟研究

超高速弹箭存在的气动加热烧蚀现象会严重影响其外弹道特性。该文针对此类弹箭,旨在建立完善的气动加热、烧蚀模型,通过应用小扰动理论研究了弹一翼间的气动干扰、采用轴对称比拟的方法考虑了有攻角(非对称)情况、引入热化学反应建立了高温下的烧蚀准则。结合实例,对完善的气动加热、烧蚀模型进行了数值求解,并依据仿真结果归纳出一些烧蚀规律,对开展这方面研究有一定指导意义。     

外弹道优化设计的随机模型

该文给出了供弹箭弹道优化的随机弹道模型。模型包括弹箭飞行动力学方程、各干扰因素有相关函数。外弹道方程以为量形式表示。采用协方差分析描述函数法，对我、推力偏心、不劝不平稳和起始扰动所引起的散中作为弹道系统的动态响应加以分析研究，其中风场随机过程采用ＰＲＥＳＳ模型；推力偏心作用过程被视为弱平稳随机过程，对其实验曲线的统计分析表明，其自协方差函数为指数衰减型，基于干扰函数与状态变量间的协方关训给出了该轩     

火炮身管寿命预测问题的研究

该文根据火炮膛内烧蚀机理，提出了预测身寿命的过程和方法，首先按该心流为两相流，边界层为湍流的模式建立了预测壁温的腔内流动数学模型，对一定火炮进行了数值模拟，其次按膛壁烧蚀量与壁温成指数关系的经验公式计算烧蚀量。最后按烧蚀量计算弹丸初速下降量，再由初速下降百分量来预估身管寿命。     

超高射频火炮射击实验及内弹道过程仿真

该文进行了超高射频火炮膛内串联排列的3发弹丸的射击实验，建立了膛内过程的经典内弹道模型，并进行了数值模拟。计算结果和实验结果很接近，表明该模型用于模拟超高射频火炮高频连发的膛内过程是可行的。利用该模型分析了射击频率对最大膛压和初速的影响，计算结果表明：超高射频火炮的射击频率应该有一上限，就是在上一发弹出炮口并且膛内压力下降到一定压力时再击发下一发弹，才能避免各弹丸之间的相互影响，使初速散布减小。