膛口火药气体温度的声学测量方法

本文给出一个新的测量弹丸射出膛口后弹后火药气体温度的方法。其原理主要是通过测量传入膨膛内胀波的速度而间接获得火药气体的温度。该方法适用于绝大多数制式兵器。     

弹丸发射内弹道方程嵌入LS-DYNA数值模拟研究

为更好地分析弹丸发射内弹道过程,通过对LS-DYNA进行二次开发,将弹丸发射经典内弹道模型及火药气体状态方程引入有限元计算,并采用Lagrange方法对某弹丸发射内弹道全过程进行了数值仿真,成功模拟了火炮发射时火药燃烧推进弹丸运动的力学过程. 仿真结果表明：数值模拟获得的弹丸速度、弹后气体压力、弹丸过载曲线与经典内弹道计算结果一致性很好,同时数值模拟解决了经典内弹道无法获得弹丸具体受力情况和动态下的强度等问题.     

脉冲气体炮膛口流场特性研究

为了研究脉冲气体炮的膛口流场结构,建立了二维轴对称非定常黏性可压方程和Spalart-Allmaras湍流模型。采用动态分层网格技术,对弹丸在5.0 MPa气室初压作用下产生的膛口流场进行了数值模拟,给出了不同时刻马赫数等值线的变化图。详细分析了膛口流场发展规律及弹丸运动规律。结果表明,膛口流场结构主要由膛口冲击波、弹底激波、瓶状激波等复杂波系构成。受复杂的膛口流场影响,弹丸在管外的运动速度具有较弱的波动性。     

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.      

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。     

膛内高温燃气对底排药剂点火过程影响的数值分析

为研究底排药剂在火炮内弹道过程中的点火特性,根据膛内火药燃气高温高压的特点及底排药剂加热点火的主要热交换方式,建立了点火过程的物理模型。基于含能材料固相点火理论模型,仅考虑热对流和热辐射换热的边界条件,构建了点火过程的数学模型。弹底环境通过联立求解内弹道模型和膛内气体状态方程来确定。针对某155 mm火炮及所装备的底排弹,计算分析了底排药剂的点火过程及影响因素。数值计算结果表明:膛内弹底燃气温度随时间变化逐渐减小;着火点位于距底排药柱内表面约120μm厚的薄层内;点火延迟时间约为1.672 ms;点火延迟时间随火药燃气速度和辐射热通量的增大分别近似呈三阶多项式递减关系。     

应用激波降噪机理的炮口消声器设计及试验验证

针对火炮的膛口噪声问题,提出了一种基于激波降噪机理的消声方法,利用超声速气流经过激波后总压降低、可用能量降低的特点来降低膛口噪声声功率,进而设计了一种膛口消声器,通过扩张段增加马赫数、收缩段产生激波可以不断降低火药燃气的可用能量,达到降低膛口噪声的目的。建立消声器的数值计算模型及仿真分析,研究了消声器内部的流体流动情况及激波形成过程,以炮口及消声器出口的总压降低情况分析了消声器的降噪效果,并设置外部监测点检测外部压力场的变化,最后通过试验验证消声器降噪效果。结果表明:基于激波降噪机理设计的消声器可降低膛口噪声19dB左右,且试验降噪量与采用总压降低量进行分析的降噪效果基本一致,证明了应用激波特性降低噪声以及采用总压降低量分析消声器降噪效果的可行性。研究内容为消声器设计提供了一种新思路,为炮口噪声的降低提供了理论及工程指导。     

实用火炮内弹道计算程序

本程序可代替ГAY表来计算火炮弹药设计中通常所遇到的内弹道问题,其程序简单,使用方便,计算速度快,有多种功能,特别适于方案论证时使用。源程序用ALGOL—60语言编写,适用于DJS—6机。 程序功能 1.在火炮诸元、弹丸重量和火药牌号给定的情况下,计算内弹道诸元; 2.在火炮膛压给定的情况下,自动选择合适的火药尺寸(即I_K值),同时给出全部内弹     

旋转弹丸在复杂激波影响下气动特性数值模拟与分析

为了提高线膛发射武器的射击精度,研究复杂激波系对旋转稳定弹丸气动特性的影响.通过划分局部加密的网格,采用k-epsilon双方程湍流模型求解可压缩的三维Navier-Stokes方程,数值模拟和分析旋转弹丸在复杂激波影响下的气动特性变化规律.数值模拟的结果与SOCBT( Secant ogive cylinder boat tail)弹丸风洞实验数据相吻合,验证了计算模型与方法的合理性和可靠性.数值分析旋转速度、攻角、来流马赫数等对弹丸气动特性的影响,通过耦合内弹道过程,数值模拟和分析不同旋转速度对内弹道后效期内弹丸速度增的影响规律.     

用于发射超高速弹丸的浮动串联双药室技术

为使常规火炮发射1 kg弹丸的炮口速度在2 000 m/s以上,该文提出一种浮动串联双药室火炮发射技术。分析了该发射技术的工作原理和发射过程的4个不同阶段,建立了发射过程的经典内弹道模型,并进行了数值模拟,求解出采用该技术发射时各弹道参数的压力-时间和速度-时间变化规律,分析了双药室装药种类和装药量、药室间的破孔压力、弹丸启动压力对弹丸炮口速度的影响。研究结果表明,当第二药室装1.2 kg 5/7火药、药室间的破孔压力为100 MPa、弹丸的启动压力为180 MPa时,弹丸获得最大炮口速度2 547 m/s。     

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.     

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.      

串联双药室火炮经典内弹道模型及数值模拟

串联双药室火炮运用了一种新型发射原理,在膛压不高的情况下,可提高弹丸的初速,这对于现有火炮的改造具有广泛应用前景。该文建立了串联双药室火炮的经典内弹道模型,并进行了数值模拟,讨论了不同因素对内弹道性能的影响。计算结果表明,（１）装药质量比例对初速影响较大,有一个最佳值;（２）点火延迟也有一个最佳值,太大火药烧不完,太小起不到接力效果;（３）初速随活塞质量的变化是先增大而后减少。文末分析了串联双药室火炮的发展动向及应用前景     

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。     

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。     

相关分析在水下枪械内弹道计算中的应用

针对水下枪械的枪口速度与后效期的最大速度有较大的差异,常用的内弹道计算已不适用,建立了水下枪械内弹道模型,分析了水下枪械内弹道符合计算的难点,提出了在水下内弹道计算中采用相关分析法确定符合计算参数。计算实例表明,该方法可缩小协调参数的范围,提高模型的计算精度,为水下枪械内弹道计算建立了新的方法。     

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.      

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 %.     

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.