超高射频武器系统弹丸强度的有限元分析

通过对超高射频武器的系统结构和弹丸结构的分析,研究了超高射频发射中弹丸的受力情况,建立了弹丸强度的有限元分析模型,通过仿真得出了发射过程中弹丸轴向形变及等效应力的分布情况,结果表明支撑腿与弹体的结合部受到的等效应力最大,是最易受到破坏的部位,并对弹丸结构设计和材料选择提出了建议.     

磁阻线圈型电磁发射器的动态仿真与实验

运用有限元分析软件Ansoft10对磁阻线圈型电磁发射器工作过程进行了数值仿真,分析了发射过程中的弹丸受力分布情况,并利用磁阻线圈型电磁发射器实验平台开展了发射实验研究;实验结果和仿真结果有较好的符合程度,得出以下结论：合理采用炮管材料可以实现发射过程的电磁屏蔽;弹丸在炮管中运动时,受力均匀,弹丸可以稳定地被加速;在一定范围内增大电源电压,弹丸速度会明显增大;线圈发射过程中出现了反向电压,尤其当弹丸速度较大时,电流波形出现明显下滑。     

多管带制退器火炮同步发射膛口流场分析

为了研究多管武器同步发射时膛口流场的发展形成过程和弹丸运动过程中的受力,基于二维非定常可压缩流的N-S方程,结合内弹道数据和动网格理论进行数值模拟分析。分析结果展示了单管和3管带制退器火炮膛口流场的形成发展过程,发现3管带制退器火炮膛口流场更加复杂,且整体更加宽大,弹丸进入瓶颈区的时间更长,得出了3发弹丸在运动过程中的径向受力曲线,两侧弹丸受到方向相反大小近似相同的力,中间弹丸几乎不受力。仿真结果为提高多管武器同步发射时的精度提供了一些参考依据。     

超高射频串联发射弹组有限元分析

弹丸结构设计及其强度分析是超高射频串联发射核心技术之一.在分析超高射频串联发射整体结构的基础上,设计了弹丸结构,利用ABQUS软件建立了两发串联弹组的有限元分析模型.通过仿真得出了发射过程中两发串联弹组在最大膛压作用下的轴向形变及等效应力分布情况,分析了弹丸前端锥度和圆台大小对支撑部分受力的影响.该有限元分析的结论可为减小弹前阻力,优化弹丸结构及选取弹丸材料提供理论依据.     

发射载荷下炸药装药密度对炸药应力和温度的影响

为确定发射载荷下炸药装药密度对装药应力和温度的影响程度,采用LS-DYNA热固耦合分析方法对弹丸膛内发射过程进行了数值模拟,研究了在炸药装药密度均匀和径向不均匀2种情况下装药应力（轴向应力、最大剪应力）和装药温度对发射载荷的响应,为弹丸发射过程中装药密度不均匀对发射安全性的影响提供参考。研究结果表明：装药密度径向不均匀较密度均匀时,装药的轴向应力最大值基本一致,温度最大值减小了0.8%,剪应力最大值增加了10.2%。由于装药密度的径向不均匀,发射载荷下装药内部有明显的剪切作用。     

基于数值仿真的弹丸发射强度分析方法

针对现有弹丸发射强度计算存在的不足,提出一种基于数值仿真的分析方法.通过对弹丸发射过程中力学仿真应用方法的分析,以实例说明发射强度仿真模型的建立及分析类型的选择,得到弹丸在发射过程不同时刻的强度参数结果,计算结果与实弹实验结果基本吻合.结果表明,该方法可为类似弹丸的发射强度研究提供理论参考.     

基于COMSOL的电磁发射一体化弹丸动力学分析

为了实现高效、精确的电磁发射一体化弹丸效果,深入理解一体化弹丸在电磁场中的动态响应和运动特性,通过采用基于COMSOL的电磁场仿真模拟方法,结合理论推导和数值计算,对电磁发射一体化弹丸的动力学行为进行了系统的研究。建立了有限元模型,对弹丸在电磁场中的受力情况进行了描述和分析;利用COMSOL软件进行仿真,得到了弹丸在电磁发射过程中的速度和位置等关键参数;并得到相关的磁场特性。通过对仿真结果进行分析,深入了解弹丸在电磁场中的运动轨迹和磁场特性,进一步揭示其运动特性和响应机制,为电磁发射技术的进一步发展提供重要的参考和指导。     

弹丸膛内运动姿态动力学仿真

在Solidworks中建立了较精确的线膛炮身管模型及其他部分的实体模型,导入机械系统动力学分析软件ADAMS中进行了装配和约束,形成了弹丸发射的动力学模型。利用ADAMS软件进行了二次开发,建立了内弹道解算的模块,应用ADAMS软件中的位移、速度等函数,以状态变量的形式建立了反后坐装置的力元,模拟了弹丸在膛内的运动过程,得出了弹丸膛内的运动姿态,在该模型的基础上可以进一步对全炮的发射过程进行动力学仿真。     

电动源发射过程弹丸运动状态分析研究

提出了一种电动源发射系统的工作原理,基于赫兹接触理论,建立了发射过程中弹丸运动的数理模型。基于该模型进行了数值仿真研究,得到了发射过程中弹丸运动参数的变化规律以及弹丸单边过盈量对弹丸初速的影响规律。研究结果对电动源发射武器的研制具有理论指导意义。     

线圈发射过程弹丸参数设置

基于Ansoft电磁场有限元分析软件,对线圈发射过程进行了动态仿真,分析了弹丸材料与形状、与驱动线圈相对位置等影响弹丸受力的因素。仿真结果表明:弹丸长度应尽量与激励线圈长度接近;弹丸采用管状结构并且外侧靠近驱动线圈内侧可充分利用驱动线圈产生磁场的能量梯度;弹丸应采用导磁非导电材料,或者改变弹丸结构以抑制其内部产生感应涡流。基于以上分析得出了弹丸的最佳受力位置,并以此求出弹丸最大出炮口速度。     

水下火炮气幕式发射过程中燃气射流与液体工质相互作用特性研究

为了研究水下火炮气幕式发射过程中燃气射流与液体工质相互作用的特性,设计了可视化模拟实验装置,采用高速录像系统记录了圆柱形充液室中弹丸运动及气体与液体相互作用的过程特性,得到了弹丸速度与气幕轴向扩展速度随时间的变化关系。对比不同喷射参数条件下实验结果可以发现：弹丸运动速度随着喷射压力的增加而增加;气幕减阻性能随着斜面喷孔尺寸增大得到提升,弹丸运动速度随之增大。在实验基础上,建立了弹丸运动条件下多股燃气射流在液体介质中扩展的三维非稳态数学模型。针对实验工况进行数值模拟,模拟结果中多股燃气射流扩展过程与实验结果一致;对比二者气幕顶部轴向扩展位移值,可以发现计算结果与实测值吻合较好。弹丸运动条件下气幕生成的数值模型的建立,为水下火炮发射过程中身管内气幕生成及减阻机理分析提供了参考。     

固体火箭发动机燃气射流驱动液柱过程中的内弹道研究

为了实现单兵火箭“有限空间内发射”的能力,提出了在尾管内放置液柱平衡体的单兵火箭发射系统,对该系统进行试验研究的同时分时段分析了内弹道过程。以经典内弹道理论为基础,将燃气与液体之间的无规则混合假设为“穿孔混合”,建立了发射系统的数学模型,并运用龙格-库 塔法进行了数值计算,给出了完整的内弹道曲线。通过试验与计算结果的对比分析,计算结果与试验结果吻合较好,燃烧室最大压力相对误差为1.6%,弹丸速度相对误差为0.9%,验证了该模型的有效性,为单兵火箭驱动液柱发射系统的内弹道过程提供理论参考依据。对比分析单兵火箭发射系统在有无液体柱平衡体两种条件下的计算结果可知,在相同发射条件下,液柱平衡体在减弱发射特征的同时提高了弹丸的速度,提升了火箭弹的威力。     

水下枪(炮)发射技术综述

针对现超空泡射弹发射技术的研究成果难以支撑其工程应用的问题,对水下枪炮发射技术进行探讨。介 绍国内外鱼雷及导弹水下发射技术,对水下枪炮自动机进行分类,归纳水下枪炮发射的关键技术,总结超空泡射弹 武器系统数值计算和实验研究成果,对水下枪炮发射技术的研究现状进行分析,并从水下射弹测速和水下自动机膛 压测试技术方面展望了水下枪炮发射技术领域的研究方向。该研究有一定的实用参考价值。     

斜截头弹体入水的弹道特性

斜截头弹体的入水会发生姿态偏转和弹道弯曲。从理论上分析弹丸在水中的偏转过程,得出斜截头弹体姿态偏转方程。利用AUTODYN软件对斜截头弹体入水过程进行数值模拟,基于模拟结果提出描述弹体质心轨迹的经验公式,并通过试验验证其准确性。设计炮射垂直入水试验,利用高速摄像机记录弹丸的撞击速度和运动过程。试验结果表明：理论分析得出的姿态偏转方程可靠,数值模拟和基于数值模拟得出的质心弹道经验公式的预测精度可信。     

改进气体流量计算方法的迫榴炮内弹道模型

内弹道计算对炮弹发射有重要意义.文中研究了迫榴炮发射迫弹时的内弹道模型,将膛内气体流出过程类比喷管气体流动过程,针对气体流出量的计算进行了详细的讨论.然后在Matlab软件中运用四阶Runge-Kutta法对某型120 mm自行迫榴炮发射迫击炮弹内弹道过程进行插值求解,并用CFD++软件对发射过程进行仿真.利用该模型计算所得膛压及出炮口速度与实验所测基本一致,火药气体流动状态与仿真结果相符,仿真与实验结果均证明了该模型的正确性、可靠性.     

基于LS-DYNA 的弹体入水过程冲击响应仿真

针对新型破障炮弹、助飞鱼雷等入水武器装备研制需求,开展弹体入水过程的冲击响应数值模拟,对比 分析弹头形状、入水初速和入水角度对速度衰减及过载响应等产生的影响。仿真结果表明：平头弹速度衰减最快, 锥头弹次之,圆头弹衰减最慢;圆头弹过载峰值最小,其头形结构最利于水中运动的稳定;入水初速越大,速度衰 减越快,弹体所受载荷增加也越明显;圆头弹倾斜60°入水时,前期速度衰减相对较慢,后期加快,过载峰值相对较 低。该仿真可为弹体设计和入水初态选择提供理论参考。     

水下发射航行体跨介质动态载荷预报研究

提出水下发射航行体跨介质动态载荷预报方法,模拟了出筒过程中,多重密封环减振垫对航行体的约束和逐步由气到水的跨介质冲击作用,以及在出水过程中,航行体逐步由水到气的跨介质卸载作用。获得航行体轴向速度、俯仰角度、俯仰角速度和弯矩等关键参数随时间的变化规律,辨识出典型截面上的载荷特征,并与缩比模型试验数据进行了对比,仿真结果与试验结果吻合地较好。     

航行体垂直出筒载荷特性及影响因素分析

以典型的大长细比轴对称航行体垂直出筒过程为对象,采用动力学仿真方法进行求解,研究无适配器约束条件下出筒过程动载荷响应特性,并在此基础上对出筒动载荷主要影响因素进行了分析。结果表明航行体截面弯矩载荷随出筒过程先增大后减小,在筒口位置附近达极值;出筒过程弯矩载荷与发射条件、流场变化以及筒体结构特性等均紧密相关,其它条件一致情况下,横流速度越大、水深越浅、筒体接触刚度系数越大,截面弯矩载荷越大。     

基于多块结构重叠网格的电磁轨道发射器动态发射过程流场分析

为了研究电磁轨道发射器动态发射过程流场,采用多块结构重叠网格方法、六自由度运动模型和Java程序,建立了高超声速弹丸二维运动瞬态模型。以双椭球模型为研究对象,验证了所提出非定常计算方法和重叠网格数据交互可靠性。对电磁轨道发射器4种不同运动工况下弹丸动态发射过程流场进行了数值模拟。研究结果表明：电磁轨道发射器动态发射过程是含复杂激波系流场,涉及弹前激波、移动球心球形激波、冠状激波共同作用;弹前激波出膛口到弹体尾部出膛口过程中,弹体头部中点压力分布呈现“对称性”,阻力系数分布和弹体头部中点压力分布具有相关性,弹前激波出膛口后呈现先减小、后增大“弱对称性”,弹体尾部出膛口时达到峰值;弹丸在空气域运动时,近壁面压力监测点反射后峰值会超过初始监测点压力峰值,距离弹轴距离越远,反射周期越小,监测点峰值压力衰减越慢。