单兵筒式武器浮动发动机系统内弹道过程数值仿真研究

为研究浮动发动机的内弹道问题,该文对其发射过程进行了建模及计算分析.首先探讨了浮动发射系统的结构设计与工作原理,运用经典内弹道理论建立了发射系统内弹道过程的数学模型,并运用龙格-库塔公式进行数值计算,最后给出某组数值仿真及地面试验的研究结果.试验验证了模型的合理性,为单兵筒式武器浮动发动机发射系统的设计提供了理论指导.     

复合材料身管膛内气流与固壁传热分析

为了给复合材料身管传热分析提供较为精确的边界条件,采用一维内弹道膛内流场模型,将弹后空间核心流部分考虑为包含气流与身管管壁发生摩擦和热交换的不稳定准一维流.得到身管内侧不稳定、非定常可压缩流的边界层方程.基于MacCormack有限差分方法求解该方程,得到的内弹道特征量与经典内弹道模型计算结果的相对误差在3%以内,同时结果显示瞬时气流速度对换热系数影响较大,因此在对复合材料身管传热分析时需采用气流温度和换热系数瞬时计算结果.     

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.     

拦截器毁伤元囊式发射系统内弹道过程数值仿真与试验研究

针对拦截器毁伤元囊式发射系统内弹道问题,采用数值模拟与试验相结合的方法进行了研究.首先探讨了拦截器囊式发射系统的结构和工作原理;利用经典内弹道理论建立其抛射过程的内弹道模型,根据气囊膨胀过程的特点建立了气囊容积及有效推力面积模型;数值仿真及地面试验研究结果验证了模型的合理性,为拦截器囊式发射系统结构设计提供了理论研究方法.     

高低压燃烧室活塞抛撒动力学模型及影响因素研究

基于经典内弹道理论建立了高低压燃烧室活塞抛撒过程的动力学模型,利用4阶龙格-库塔方法编写了数值计算程序,以某子母战斗部为例进行计算,获得了抛撒过程中高低压室压力、子弹速度、加速度随时间的变化曲线.在此基础上计算分析了喷孔面积、药量和高低压室容积等因素对抛撒参数的影响,获得了压力、速度、加速度随上述因素的变化规律,计算结果符合实际变化规律,对子母战斗部活塞式抛撒机构设计具有借鉴和指导意义.     

高低压发射火箭内弹道方程

高低压原理用于发射火箭的试验研究已取得初步成果,但其内弹道理论解法尚在探讨中。本文在若干简化条件下,参考火炮内弹道和火箭发动机原理,将箭、炮结合起来考虑,初步给出了高低压无后座发射火箭的内弹道方程。     

枪管内膛损伤对弹头外弹道过程的影响研究

为研究枪管内膛损伤对弹头气动特性及外弹道过程的影响,基于系统的12.7 mm机枪枪管寿命试验获得的内膛损伤规律,建立了损伤枪管的有限元模型并获得了枪管在4个寿命阶段所发射弹头的表面形貌状态.采用基于剪应力输运（SST）k-ω湍流模型的计算流体力学（CFD）方法对不同表面形貌的高速旋转弹头的气动参数进行了数值计算.采用均匀设计方法安排随机因素影响下的弹头内弹道计算过程,获得了各阶段弹头膛口扰动随机响应状态.建立了弹头6自由度刚体外弹道模型,结合弹头的气动参数和膛口扰动状态对弹头外弹道过程进行编程求解,获得了100 m处各寿命阶段枪管所发射弹头的散布圆半径和椭圆弹孔率,最终计算结果与试验数据吻合较好.计算结果表明:弹头初始扰动在枪管寿命末期的迅速增大,以及大攻角下弹头所受气动力压力中心的前移和马格努斯力矩的增大等,是造成枪管寿命末期弹头飞行稳定性降低及枪管迅速寿终的主要原因.      

两种喷管气流反推装置建模与发射性能对比分析

针对单药室喷管气流反推装置减后坐效率低、弹丸速度衰减严重的问题,提出双药室喷管气流反推减后坐技术.建立包含膛内和喷管内部气流参数的大口径武器内弹道及后效期的数学模型.对喷管武器进行试验,验证文中建立的包含喷管气流问题的内弹道及后效期数学模型的正确性.对比分析采用两种减后坐装置武器的弹丸初速、喷管减后坐效率、自动机运动特征量、后坐力等发射性能参数.结果表明:采用双药室喷管气流反推减后坐技术的武器,在保证弹丸初速几乎不变的前提下可以显著提升武器减后坐效能、大幅降低武器后坐力.      

丝团抛撒驱动技术研究

为深入研究在膛内最大压力作用下,活塞式驱动机构驱动丝团抛撒的运动特性,以及丝团在膛内运动规律,推导建立了丝团膛内运动的弹道模型。以MATLAB数值计算软件为基础,基于四阶龙格库塔算法编写相应的计算程序对模型进行数值求解。进一步通过靶场试验对丝团出膛口速度进行测量,获得的试验结果与数值计算结果吻合程度较好。结果表明计算模型的合理性,可以为深入设计驱动结构及优化丝团散布特性提供参考。     

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.     

导弹变深度发射动力调节技术研究

该文针对导弹变深度发射提出通过改变发射装置高压室喷管喉部的通气面积来实现发射动力可调。通过内弹道设计和计算，给出了对应于发射深度范围的通气面积调节范围，并分析了通气面积对导弹运动、发射装置内弹道性能的影响。计算和分析结果表明，通过改变喷管喉部的通气面积，使导弹发射装置的燃气动力得到了有效调节，从而在理论上实现了导弹的变深度发射。     

抛投式机器人低过载弹射装置优化设计

为降低抛投式机器人在弹射过程中受到的冲击,实现低过载弹射,设计了高低压弹射装置,建立了高低压弹射内弹道模型. 提出距离相关的改进文化算法,根据信仰元优良率和信仰元与父辈个体变量之间的距离寻找目标信仰元,指导个体进化. 利用改进的文化算法对高低压弹射装置进行优化设计,优化计算结果表明高低压弹射过载大幅度降低,距离相关的改进文化算法不容易陷入局部最优解,弹射试验验证了优化效果.      

平衡抛射武器内弹道性能研究

该文研究了某平衡抛射武器发射药厚度对其初速或然误差、最大膛压等内弹道性能的影响.采用所建立的平衡抛射武器内弹道模型计算了该武器系统的内弹道性能,进行了内弹道性能试验,计算结果与试验吻合较好.采用Monte Carlo模拟,计算了不同厚度发射药的弹丸初速及其或然误差和最大膛压.研究表明,在保持弹丸平均初速不变的条件下,发射药厚度对内弹道性能及其稳定性有明显影响.建立了发射药厚度与内弹道性能参数间的定量关系,为改进该武器系统的内弹道设计提供了帮助.     

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.     

电热化学轻气炮及其内弹道模型

该文从分析影响超高速火炮初速的理想工质入手,根据国外超高速发射技术的最新实验研究成果,介绍一种吸收电热化学炮、轻气炮优点的新型火炮装置———电热化学轻气炮。由于该炮在电热化学炮的基础上加入轻质气体这一理想工质,因而能大大改善弹丸后部的压力分布,提高火炮弹丸的初速。该文以内弹道学原理为理论基础,介绍了这种新型火炮装置的工作原理,并建立了其内弹道物理数学模型,为这种超高速射弹装置的设计和实际应用提供了理论依据。     

气体炮实用内弹道技术研究

根据气体炮的工作原理和特点，结合实际应用分析了气体炮理论的可行性和实用技术，计算分析了影响气体炮内弹道的因素，给出了实用的气体炮内弹道理论和技术。研究成果可以方便、快捷、准确地用于各种气体炮技术的开发和研制。     

短管炮模块装药两相流内弹道模拟

大口径火炮模块发射装药通常由多个模块组成,流场结构复杂。该文对燃烧场进行分区模化,并在此基础上给出两相流内弹道理论模型和计算步骤,编制程序对短管试验炮膛内发射过程进行了数值模拟。结果表明,膛内的压力、压差及弹丸速度等参量的理论计算结果与实验吻合得较好,模拟结果有较高的置信度。该模型和计算程序可用于模块装药结构火炮内弹道模拟、装药设计和安全性能分析     

埋头弹内弹道过程分段建模方法的研究

为了简化埋头弹的内弹道模型,将埋头弹内弹道过程分为两个阶段。结合经典内弹道和高等内弹道理论,并应用两相流体力学模型和计算流体动力学技术,分别建立了埋头弹传火管零维模型和身管内一维两相流模型,并利用MATLAB软件进行了数值模拟,获得了内弹道参数在弹后空间的分布情况,为分析埋头弹内弹道性能提供了一种新的建模方法,为埋头弹装药结构的修正和优化提供了理论指导。     

高低压装置的气动力计算与分析

七十年代末,为了提高无控火箭射击密集度,人们将高低压发射原理应用到无控火箭发射系统中,设计成高低压装置。本文对高低压装置气动力问题的探讨,抛弃了现有资料对流场流动参数随空间变化所做的先验性的人为假设,建立了比较合理的数学模型:拟一维非定常的Eular方程组。用有限体积法求解的结果,与实验结果吻合较好,且比较详细地描述了高低压装置的工作过程。本文分析了炮身平衡性能,并指出不同的结构尺寸对高低压装置的工作性能影响很大。