一种基于弹体外形尺寸的药室容积超声测量方法

药室容积是影响内外弹道性能的重要参数之一。针对传统的测量方法效率低、精度不高,设计了一种基于战斗部外形尺寸的超声测量系统。首先通过超声探头的直线移动与弹体以轴线为中心的转动,测量炮弹战斗部任意位置的壁厚;然后结合已知的外形几何尺寸计算药室不同部位的内截面圆、直径,以及药室内的区间长度;最后计算药室容积,进行误差分析。实际验证表明,可以一次性完成全部药室参数的自动测量任务,便于实现自动检测。     

具有二次加速功能的三药室发射装置实验研究

提高初速是身管武器技术永恒的研究主题。提出了一种具有二次加速功能的三药室发射装置工作原理,对其发射进行了实验研究。该装置特点是在身管上离主药室一定长度的水平位置,增加两个辅助药室,弹丸通过辅助药室入口处时,弹后高温、高压火药燃气点燃辅助药室装药,辅助装药燃烧产生的气体可减缓弹后空间压力下降,使弹底维持较高压力,达到弹丸二次增速目的。发射实验结果表明,该装置在不显著增加膛压的情况下,比单药室发射时平均初速提高15%左右,对工程防护终点弹道效应实验研究具有参考价值。     

基于视觉序列图像分析的药室参数测量

针对药室参数的高精度测量问题,提出了基于视觉序列图像分析的交叉直径读数靶方法。设计了一种能够在同一场景中读取交叉方向直径的靶标测量头装置。测量时先由驱动机构推动该装置进入标定环,通过靶标图像读取该直径并记录。继续推动靶标机构进入药室,按照一定的步距沿药室轴线方向移动,记录移动过程中相邻帧的图像序列,通过前后两帧图像的靶标刻线的变化得到每一步交叉测爪的径向相对位移,参照标定环的尺寸得到药室的当前直径,再结合驱动机构的进深获取药室的容积、锥度、拐点等参数。该方法解决了药室直径测量高精度和大动态范围的矛盾。实测发现用该方法可使药室直径的测量误差小于10μm,最终保证了容积误差小于2‰的要求。     

双药室低后坐能弹药技术研究

为了大幅降低火炮发射时的后坐力并保持弹丸初速基本不变,设计了一种双药室低后坐能弹药和验证火炮机构。根据火炮内弹道理论和火箭发动机内弹道理论,建立了一种基于双药室低后坐能弹药的内弹道模型;通过正交试验法分析了弹药后药室喷管喉径、装药质量及燃速对弹药前推力的影响,确定了与弹药前药室底推力规律和总冲量大小相当的最优设计方案,得到了火炮后坐运动部分发射过程中的受力规律。仿真计算表明:发射某中口径火炮弹丸的后坐冲量可减少82. 1%,初步验证了火炮发射双药室低后坐能弹药技术可行,对未来大幅减小火炮的后坐力和提高火炮机动性具有重要意义。     

化学微推冲阵列传热过程数值模拟

根据燃烧传热原理,建立了阵列单元燃烧传热过程的一维有限差分模型,运用此模型对装填斯蒂酚酸铅的7740玻璃、环氧树脂、微晶玻璃和硅药室单元燃烧40～80 ms过程中室壁温度成长和温度分布进行了数值模拟.结果表明,药室材料的导热系数和单元燃烧时间是影响温度成长和推冲单元分布的主要因素.低导热系数和短燃烧时间有利于提高相同面积上推冲单元的分布数.其中单元燃烧时间影响更大,导热系数增加100～1000倍时,热量传导的临界距离增加3.3～6.3倍,而燃烧时间增加一倍时,临界距离增加3～5倍,但都在微米级,硅药室为150～450 μm,其余三种为20～160 μm.     

串联多药室火炮内弹道两相流数值模拟

为了利用串联多药室技术对现有火炮系统进行改造达到提高弹丸动能的目的,建立了某口径串联多药室火炮发射系统的物理模型及一维两相流数学模型,运用MacCormack差分格式对其进行数值模拟。利用编制的串联多药室内弹道仿真软件,研究分析了主副药室装药量比、副药室点火延迟及活塞质量对串联多药室火炮内弹道性能的影响。计算结果表明,串联多药室火炮可以在不增加膛压的情况下达到提高弹丸初速的目的为了利用串联多药室技术对现有火炮系统进行改造达到提高弹丸动能的目的,建立了某口径串联多药室火炮发射系统的物理模型及一维两相流数学模型,运用MacCormack差分格式对其进行数值模拟。利用编制的串联多药室内弹道仿真软件,研究分析了主副药室装药量比、副药室点火延迟及活塞质量对串联多药室火炮内弹道性能的影响。计算结果表明,串联多药室火炮可以在不增加膛压的情况下达到提高弹丸初速的目的对于改进和提高武器性能具有重要意义。     

导气式旋转药室结构研究

传统的旋转药室利用管退式自动方式,这种自动方式结构简单,有利于使用浮动机原理的优点,但受到重力影响较大,需设计专门的重力补偿装置。针对这一现状,设计了一种导气式旋转药室,利用药室的旋转来完成火炮的开闭锁动作,将进弹的方向由传统火炮的纵向进弹改为横向进弹,不仅能大幅减小火炮的纵向尺寸,而且易于药室燃气密封。应用ADAMS动力学仿真软件,对旋转药室的自动机部分进行仿真,仿真结果表明该结构在原理上是可行的。     

基于激光三角法的火炮身管药室参数测量方法

针对目前火炮药室参数测量缺乏有效方法,以及药室直径难以准确测量等问题,提出利用激光三角法测量火炮药室直径.对火炮药室参数测量系统进行方案设计,并对激光位移传感器误差进行分析.该方案能实现对火炮药室直径、长度的测量与药室容积的计算,提高药室参数测量的精度.     

长药室装药中多点点火技术试验研究

为解决大口径火炮长药室装药轴向点传火问题,针对药室长度超过3 m的长药室装药,设计了多点点火系统,进行了多点点火研究.运用高速摄像研究了点火头的发火一致性,结果表明,C型点火头4 ms内全部点燃,发火一致性高于A型和B型;测量了不同长度的多点点火管的压力-时间曲线,结果表明,两节和四节模拟装置试验p-t曲线基本重叠,时...     

双药室小孔延时点火内弹道建模与试验研究

为了使某种能够提供毫秒级以下时间间隔的小孔延时装置能够准确地调节某型双药室发射机构的内弹道性能,对这种双药室小孔延时点火技术进行了研究.描述了小孔延时点火装置的结构设计方案,根据双药室小孔延时点火装置的工作原理,建立了相应的内弹道模型并进行了计算.开展了某型双药室发射机构的内弹道试验,测量了两个药室的压力变化情况,讨论...     

火炮射击环境温度对膛内模块装药热安全性的影响分析

为分析模块装药在火炮连发射击直至内膛温度达到可能发生烤燃响应的温度值后留膛热安全性,建立了火炮膛内模块装药二维非稳态烤燃模型。采用计算流体力学Fluent软件,对装填单基药的可燃模块进行了烤燃模拟。数值分析了50 ℃、20 ℃、0 ℃、-20 ℃和-40 ℃ 5种环境温度下,火炮以1发/min持续射击一定发数后装填入膛的模块装药在留膛期间的烤燃特性。结果表明：射击环境温度越低,连发射击后膛内模块装药的烤燃响应时间越长;5种温度对应的烤燃响应时间分别为136.0 s、176.4 s、205.7 s、237.4 s和278.5 s;每种射击环境温度下均是靠近模块盒右侧端面处的单基药最先着火,并形成环形烤燃响应区;不同射击环境温度下单基药的烤燃响应温度范围为454.2~462.6 K.     

单组元粉末发动机内流场数值模拟研究

为了研究粉末发动机的工作特性,建立了以火药颗粒为燃料的单组元粉末发动机理论模型,采用CE/SE方法对粉末发动机内流场进行数值模拟。分析了初始颗粒粒径、初始固相体积分数以及堵盖对粉末发动机燃烧过程的影响。计算结果表明:颗粒初始粒径的减小和固相初始体积分数的提高均能提高发动机燃烧室内的压力; 固相体积分数对发动机内温度峰值影响不大; 在点传火阶段,堵盖能提高点火压强,堵盖打开压力越大,增压越明显。     

A1-Mg系多孔材料的烧结工艺与显微组织研究

利用自主研制的原位烧结系统,采用低温反应自熔工艺制备孔缘强化的细微孔径Al-Mg金属多孔材料,并对烧结工艺、显微组织进行研究。结果表明:在437~462℃范围内烧结能得到孔洞结构,但是孔洞体积小、形状不规则,材料的孔隙度也低;超过462℃后得到的孔洞体积较大,孔缘周围生成含Al3Mg2金属间化合物相的强化层;孔洞的数量主要由镁含量决定,而孔洞的大小主要由烧结温度、时间及镁颗粒的大小决定。     

六硝基六氮杂异戊兹烷自催化分解特性与热安全性研究

六硝基六氮杂异戊兹烷（CL-20）是一种十分重要的新型单质炸药,其热分解安全性一直备受关注。利用动态差示扫描量热（DSC）仪进行实验,初步研究了CL-20的热行为;利用中断回归法、瑞士方法研究了CL-20的自催化反应特性,并用等温DSC实验进行了验证;基于CL-20的动态DSC曲线数据,采用Friedman法求得其活化能E_α与ln\[Af(α)\]值随转化率α的变化曲线,并结合热平衡方程计算了其绝热诱导期TMR_ad. 结果表明：CL-20的起始分解温度为233.5~255.7 ℃,其分解反应为自催化反应,热履历显著降低了其起始分解温度和峰温;在反应的不同阶段,CL-20具有不同的活化能,其绝热诱导期8 h和24 h对应的温度T_D8和T_D24分别为162.3 ℃和152.8 ℃.     

铬/镍镀层对甲烷发动机推力室再生冷却换热影响研究

采用三维整场求解的方法,对某甲烷发动机推力室身部进行流动/传热耦合计算,研究了内壁燃气侧铬/镍镀层对甲烷再生冷却身部换热的影响。研究结果表明,气壁镀铬/镍可以有效保护推力室喉部,降低室壁温度,当敷设0.05 mm镍镀层时,喉部壁温可降低24.4%,最大热流密度可减小20%;敷设0.05 mm铬镀层时,喉部壁温降低约23%,热流密度减小18.7%;气壁镀镍的热防护效果优于气壁镀铬,且镍镀层厚度越大,气壁温和液壁温降低越多,防护效果越好。     

气体与液体两相连续旋转爆轰发动机爆轰波传播特性三维数值模拟研究

为了研究气体与液体两相连续旋转爆轰波的传播特性,基于三维守恒元和求解元方法,在圆柱坐标系下采用带化学反应的气体与液体两相爆轰模型,对连续旋转爆轰发动机进行三维数值模拟。通过计算获得了爆轰波起爆及其稳定传播时的流场结构,分析了流场在燃烧室径向方向的变化以及发动机的推力性能,揭示了两相爆轰波的传播特性。研究结果表明：燃烧室内流场结构与文献\[4\]中的实验研究结果定性一致;由于环形燃烧室外壁面的收敛和内壁面的发散,爆轰强度沿着燃烧室的径向方向逐渐增强,实现了爆轰波的自持旋转传播;以汽油为燃料、富氧空气为氧化剂,在填充总压为0.2 MPa、总温为288.15 K、燃料液滴半径为25 μm的条件下,连续旋转爆轰发动机所获得的平均推力约为880 N,爆轰波的传播频率约为4 390 Hz.     

发动机推力室燃烧及传热耦合仿真

为了研究推力室工作时内部物理场特点,以某推力室试验件为研究对象,采用独立计算,边界耦合的仿真思想,对推力室的燃烧和传热过程进行仿真,当相邻两次温度误差在1%之内时认为仿真收敛。分析发现推力室壁面在喉部达到最高温度;由于流动通道中冷却剂的流量不同,推力室壁面周向温度分布不均匀;受流动通道横截面积的影响,冷却剂的流速变化剧烈。     

底火初温对能量释放特性影响的实验研究

为了研究不同初温条件下底火的能量释放特性,在考虑热散失修正的基础上,设计了专门的微型绝热密闭爆发器,分别开展了绝热效果对比试验和3种初温条件下(-20 ℃、28 ℃和50 ℃)底火的击发试验研究,获得了不同工况下击发底火时密闭爆发器内压力随时间的变化关系。试验结果表明:对微型密闭爆发器进行绝热处理,压力损失和损失率分别降低了0.21 MPa和8.9%,而底火药的燃烧时间差别不大; 底火初温分别为-20 ℃、28 ℃和50 ℃时,底火击发后在微型绝热密闭爆发器中产生的最大压力依次为2.24 MPa、2.33 MPa和2.61 MPa,底火药的燃烧时间分别为1.30 ms、0.98 ms和0.78 ms,底火药燃气压力冲量分别为2.40 MPa·ms、2.29 MPa·ms和2.03 MPa·ms。由此表明,底火初温越高,底火药燃烧越猛烈,其燃烧时间越短,在密闭爆发器中产生的最大压力越高,但产生的压力冲量越小。该研究揭示了底火初温对其能量释放特性的影响规律。     

液态氟橡胶改性端羟基嵌段共聚醚粘合剂及其对铝粉热氧化行为的影响

利用氟化物促进铝粉的燃烧是近年来含能材料领域的热点.选用含氟量较高的端羟基液态氟橡胶作为氟源,将其引入端羟基嵌段共聚醚(HTPE)粘合剂体系中,制备不同氟橡胶含量的改性HTPE胶片,并对改性胶片的微观形貌、力学特性、热稳定性和氧化能力进行测试分析.结果表明:随着液态氟橡胶含量的增加,胶片的力学性能先降低后增加,当氟橡胶...