内弹道拉格朗日问题摄动一级近似解

经典内弹道学把求解膛内弹后空间压力分布问题称为拉格朗日问题。本文取ε=ω/φ_1m为小参数,对这个问题进行了摄动求解。证明了拉格朗日假设下的密度、速度、压力分布的结果是本文方法的零级近似解,从而看出对于ε较大的火炮,拉格朗日近似误差较大。     

再生式液体发射药火炮燃烧室内两相流模型

为研究再生式液体发射药火炮(RLPG)内弹道过程,建立了RLPG燃烧室内的一维两相流数学模型,气相控制方程为非稳态欧拉方程组,液相控制方程用拉格朗日方程描述,方程组的源项反映了气液两相之间的耦合。分别采用二阶精度的MacCormack预估校正二步差分格式计算气相控制方程,求解析解的方法计算液相控制方程,PSI-Cell方法处理气液之间的耦合过程。通过数值仿真模拟了RLPG喷雾燃烧过程和压力振荡现象,建立了纵向二阶压力振荡振型,得到了主要物理参量的时空分布情况并讨论了主要结构参数对膛内过程的影响。仿真结果显示:由于身管入口的节流作用,使得燃烧室内的燃气压力和速度波动幅度都比身管内的要大;增大活塞差动面积比和喷孔面积都会引起膛压升高,压力振荡幅值增大。     

击针后坐式无壳弹枪内弹道计算方法

击针后坐式无壳弹枪的内弹道特点有两个：其一是枪机插入弹膛时，由于要保证进入与退出的灵活性，弹膛的内径与枪机的外径之间必须保持适合的间隙，而另一方面，由于击针是装在枪机里面的，为了保证击针在枪机内运动灵活，也要使两者之间有一个适当的间隙，这两个间隙在射击时，将产生漏气现象；其二是内弹道时期击针活塞向后运动，由它引起的弹后容积也要扩大，对膛压将产生影响。该文根据上述两特点推导出其内弹道的第一期和第二期     

膛内燃烧与力学环境物理仿真技术研究

该文研制了发射装药膛内燃烧与力学物理环境仿真装置及其测试系统。用“探棒”测试获得了径向不同位置火药气体压力，解决了药室内同截面不同径向压力测试问题，用光纤测试获得了火焰膛内的传播过程，用弹底压力传感器获得了弹底药床被点燃前药床所处力学环境。多次试验再现并测试获得了膛内燃烧与力学环境。为发射药床膛内燃烧与力学环境和发射装药发射安全性定量研究提供了新方法。     

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.     

新型内摆线能量转换机构的动力学解析

介绍了新型内摆线能量转换机构的工作原理和结构设计,采用基于能量的欧拉-拉格朗日方法推导了系统的动力学模型。基于四阶Runge-Kutta法,运用MATLAB进行了仿真验证,结果表明,新型内摆线能量转换机构的活塞做完全简谐直线运动,运动更加平稳;活塞加速度峰值比传统曲柄滑块机构小25%;在相同的气缸平均等效压力和负载转矩下,具有较高的输出转速,提高了内燃机的输出功率。为新型内摆线能量转换机构的进一步研究奠定了理论基础。     

基于Matlab的尾翼弹尾翼张开的运动分析与仿真

针对高速滑膛远程榴弹,要保证其飞行稳定性,必须采用张开式超口径尾翼稳定装置。本文对尾翼弹的尾翼稳定装置中活塞、尾翼片进行运动分析,根据其运动过程建立相应的数学模型,然后利用计算机对数学模型进行求解,根据解出的数据来验证该改进方案的可行性。     

旋转火箭在光滑膛内的运动规律

本文通过对旋转火箭在光滑定向器内运动情况的全面分析,考虑到弹、炮之间由于间隙的存在,可能会出现“断续接触”的现象,从而抛弃了文献[3]中“前、后定心部连续接触管壁”的基本假设,提出了膛内运动的分段解法,并利用所建立的“分段”模型对某弹的膛内运动姿态进行了计算机模拟,其结果与文献[1]的实验比较符合。     

膛内弹上气室气流模型

在等熵流和准定常流假设条件下，采用集总参量法，建立了弹后高压火药气体通过小孔在弹体内气室与弹后空间之间流动的气体参数理论计算模型。理论模型与实验数据有良好一致性。理论研究表明，在发射过程中，膛内弹上气室压力能够达到弹后气体最大压力值，气室终止压力也存在最大值。气室工作压力可以在不大于弹后气体压力范围内改变。     

火炮点火初期膛内火药床运动规律研究

利用连续三幅脉冲Ｘ光摄影技术，获得了３０ｍｍ玻璃钢火炮膛内早期点火阶段药床运动状况的阴影照片和示踪药粒沿药室轴向的运动速度。结果表明，火药床的运动规律与点火结构密切相关，均匀的中心传火管点火形式可以明显减弱火药床在弹底的堆积，对压力波起了抑制作用。     

液体工质电热化学发射过程燃烧特性分析

该文提出描述液体工质电热化学发射装置中燃烧过程的理论模型。模型可以预测发射过程中药室内压力、弹丸运动及工质的分解速率的瞬时变化。结果表明,液体工质电热化学发射过程中燃烧压力存在双峰现象,第１个峰值出现在弹丸几乎尚未运动的时刻,与初始Ｔａｙｌｏｒ空腔体积以及初始等离子体射流速度有关;第２个峰值是等离子体和工质分解的共同结果。对影响燃烧过程的一些特性参数,如初始Ｔａｙｌｏｒ空腔体积、电能输入特性、工质燃烧速率系数、弹丸质量作了分析     

发射药床动态挤压破碎模拟研究

该文介绍研制成功的发射药床动态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模拟火炮发射装药弹底药床点燃前所处的力学环境。用活塞压缩被模拟的药床，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。该装置真实再现了发射药床的挤压破碎规律，解决了发射安全性研究中的一个关键问题。     

高压瞬态过程压力振荡抑制技术研究

压力振荡抑制技术是再生液体发射药火炮（RLPG）技术的难点之一。报道通过改变再生喷射活塞系统机械振动的固有频率,可破坏RLPG压力振荡的激励机制。试验表明：利用此方法可有效抑制压力振荡的幅值。研究结果对再生式液体发射药火炮内弹道设计有指导意义。     

弹丸在后效期内运动的研究

本文建立了弹丸在后效期内运动的动力学模型,模型包括:弹丸自转、质量偏心、动不平衡、气体压力等.求得了弹丸在后效期内运动的解析公式.并对某23mm弹炮系统进行了计算,得到了一些初步结论.     

液体炮中喷射结构对燃烧稳定性的影响

燃烧稳定性控制技术是再生式液体发射药火炮(RLPG)的关键技术之一。报道在23mm RLPG试验装置上，研究了外环喷射结构和内环喷射结构对燃烧稳定性的影响，分析了外环喷射结构对RLPG点火燃烧不一致的原因。提出在23mm RLPG装置中，通过采用液体阻尼控制内环式喷射活塞的运动，可有效抑制燃烧室和贮液室压力振荡的幅度，提高RLPG燃烧稳定性。     

垂直弹射系统弹射初始阶段内流场数值分析

针对燃气活塞弹射装置在垂直发射系统中的应用,采用计算流体软件Fluent的源项法,用UDF(用户自定义函数)编译来实现火药燃气的质量、动量、能量向高压室的注入,对弹射初始阶段高压室和低压室内燃气流场进行了数值分析,得出以下结论:高压室压力在破膜前快速上升,破膜后缓慢上升的趋势,在高压上下两端压力应力集中,低压室呈中间和两端压力应力集中现象,同时高压室形成的低速燃气经导管产生激波形成超声速燃气流撞击低压室,并分析了压力和速度对弹射装置的影响。计算结果表明,该方法能够较好地仿真弹射装置燃气流场的特性,为弹射装置优化设计和装药设计提供理论依据。     

减速运动活塞表面压力计算及空化初生预测

为了预测空化初生,用特征线法计算了减速运动活塞前管内一维非定常流的压力变化及分布,分析了管内压力变化规律及空化初生的条件。作为对照观察了液体中作减速运动活塞表面的空化现象,发现活塞在导管中做减速运动时,其表面压力下降。活塞前水柱愈长,活塞表面压力愈低。撞击骤停的活塞体基本上按线性变化的加速度减速,加速度变化斜率愈大,活塞表面在停止时所达到的压力愈低,加速度变化斜率趋于无穷时,该压力趋于确定的极限值。提出使用测量液体中运动物体的加速度来预测空化初生,以便监测装置运行。     

一种变应力波细胞动态张应力试验系统

阐述了膜式变应力波细胞动态张应力试验系统的构成、系统的设计思想以及系统的工作原理,提出了利用密闭液体传递压力,采用DDC控制的两轴联动的空间机构,实现变应力波动态张应力的设计方案:两轴联动的空间机构之一是由交流伺服系统驱动的应力幅值调制盘,其主运动为匀速和变速回转运动,转速可调控;其二是由步进电机带动的液压工作台,通过动态地改变调制盘和液压工作台的相对位置,实现液压缸活塞行程的动态变化.空间机构的调制盘的转动和液压工作台活塞杆相对调制盘的径向移动的运动合成后,形成液压缸变频和变压力幅值的液体压力输出,通过压力微调、多路分压后进一步转换为变频、变应力幅的细胞薄膜张应力.经试验验证:该系统结构简单,成本低廉,工作可靠,调控方便,经济可行.