永磁式冲击加载缓冲器设计

基于火炮冲击加载试验台的工作原理,为使模拟试验中作用于被试火炮上的冲击载荷更符合实弹射击时的载荷要求,在冲量发生器与被试火炮之间设计安装了缓冲器。通过缓冲器的作用,避免了两结构间产生高峰值的撞击载荷,进而使传递给后坐部分的载荷更接近于火药燃气产生的炮膛合力。根据火炮动态后坐模拟试验的需求,提出了一种Halbach阵列永磁式电涡流缓冲器结构。利用二维轴对称电磁场有限元瞬态分析方法建立永磁式电涡流缓冲器受力分析计算模型,将仿真计算结果与实弹射击试验数据相对比,得出了冲击加载试验中被试火炮后坐运动与实弹射击后坐运动趋势相一致且误差满足设计要求的结论。     

火炮炮膛合力简化数值仿真

为简化计算,目前火炮炮膛合力计算时假定药室和坡膛内压强与膛底压强相同,这种简化必然存在误差。以某型火炮为对象,考虑药室和坡膛内膛压的曲线分布特性,用数值仿真方法研究了简化炮膛合力的误差以及由此引出的火炮后坐参数的计算误差。研究表明,采用简化计算方法,某型火炮的炮膛合力最大值减小5.2%,后坐长度减小7.9%,后坐最大速度减小5.4%,后坐阻力最大值减小10.9%;通过系数修正,上述参数的变化可控制在0.5%以内。研究为火炮精细化设计和保障提供了参考。     

火炮射击冲击载荷模拟装置的建模与仿真

为了研究火炮发射时的动态特性,利用气动原理设计了一种能够模拟炮膛合力冲击载荷的实验装置,描述了该装置的结构及其工作原理,运用热力学理论和牛顿运动定律建立了工作过程的数学模型,在此基础上,利用龙格-库塔方法求解常微分方程组,进行了数值模拟,得到了该装置工作过程中身管冲击载荷变化曲线及炮管运动状态曲线,并对设计参数对冲击载荷曲线变化的影响进行了分析。仿真结果表明,该装置从理论上可以较好地模拟火炮发射时的炮膛合力,满足设计要求,通过仿真计算可以对设计参数进行优化,以获得失真率较小的冲击载荷曲线,从而满足不同型号火炮射击模拟的仿真要求。     

基于AMESim的多孔式液压缓冲器设计与仿真

大口径步枪发射时将产生较大的后坐冲击载荷,需要采用液压式缓冲器来抵消部分后坐能量,有效地减小冲击力。通过设计多孔式液压缓冲器,并运用AMESim软件对其进行建模和仿真,为大口径步枪减后坐研究提供一定的参考。     

气压式后坐模拟实验系统设计研究

为了研究反后坐装置的设计可靠性，通过分析反后坐装置工作原理以及火炮后坐过程，设计了一种气压式后坐模拟实验系统。该装置通过气缸活塞两侧压强差来推动活塞杆，进而推动反后坐装置模拟后坐运动。通过分析模拟后坐过程中的气缸两侧压力变化过程，推导出气缸充气压力计算公式，并以某反后坐装置为原型进行了模拟试验。试验结果表明，后坐模拟实验系统基本能满足要求。该系统可以应用于反后坐装置、缓冲器、悬架等缓冲装置的试验与辅助设计。     

某型火炮反后坐装置能量消耗数值仿真

为了更好地理解反后坐装置的作用,基于反后坐装置反面问题模型,对某型火炮射击过程中反后坐装置的能量消耗进行了数值仿真。研究发现,该火炮有效能量占火药总能量的22.36%,后坐能量占火药总能量的0.33%;火炮后坐能量在后坐时被消耗约80%,被驻退机消耗约91%,被液压阻力消耗约92%;复进机利用后坐能量约20%将后坐部分推回原位。     

冲击载荷下磁流变阻尼器设计和仿真

提出了冲击载荷下磁流变阻尼器的设计方法和约束条件,并使用MATLAB优化结构参数.针对某型号火炮,实际设计了一阻尼器,从结构和磁场方面进行了验证.结果表明:所设计的阻尼器满足约束条件,活塞间隙内的磁流变液被充分激励,且磁场分布均匀,铁芯工作在高磁导率范围内.火炮后坐过程仿真结果表明阻尼器能够有效减小最大后坐阻力峰值.     

火炮反后坐试验装置设计与仿真研究

为设计火炮反后坐试验装置,分析了反后坐装置的结构和动作原理,并进行了力学计算.在此基础上,确定了反后坐试验装置设计方案.为了选取合理的冲击参数以保证反后坐试验装置的准确度,基于MSC.ADAMS软件建立了虚拟模拟试验装置,以冲击质量、冲击速度、接触刚度和阻尼系数作为试验因素,进行了计算机仿真和验证.仿真结果表明,该试验装置可以满足火炮反后坐实际试验要求,为火炮反后坐装置的可靠性研究提供了科学有效的方法.     

基于MATLAB的某机枪缓冲器数值计算及仿真

建立了某机枪缓冲器动力学模型,对其动态特性进行了分析,然后基于数值分析软件MATLAB对其后坐过程进行数值分析计算,并对其结果进行仿真,得到了缓冲过程中缓冲器的位移、速度和后坐阻力与时间的变化关系。仿真结果表明:该机枪缓冲器可有效降低枪身后坐位移和后坐速度,保证了射击时的稳定性;可大幅度降低机枪发射时的后坐阻力,从而可在一定程度上提高武器的射击精度。     

冲击载荷下磁流变阻尼器动态特性分析及模型参数辨识

对自行设计的长行程磁流变阻尼器进行了冲击试验,测试其在冲击载荷下的动态特性.通过采用非线性最小二乘法对试验数据拟合,得到基于Herschel-Bulkley磁流变液非线性本构特性的平行平板恒流模型能够准确描述,冲击载荷下后坐过程速度下降阶段磁流变阻尼器的动态特性.针对以上模型在高低速时函数表达不同且形式复杂的缺点,采用双曲正切函数描述低速时阻尼力随后坐速度平滑下降的特性,提出一种形式统一、表达简洁的磁流变阻尼器动态模型,并对模型中的参数进行了辨识.利用所提出的磁流变阻尼器动态模型,在Matlab/Simulink中建立磁流变阻尼器冲击后坐仿真平台,并对本次冲击试验进行数值仿真,结果表明仿真曲线与试验曲线吻合较好,证明以上简化模型的正确性.     

舰炮后坐力试验装置强冲击特性仿真分析

介绍了舰船后坐力试验装置的工作原理,分析了试验装置冲击过程的动力学特征及缓冲器内部超高压力的工作特性。应用动力学仿真软件ADAMS,建立了该装置的动力学模型。针对缓冲器内部超高压力的工作特性,利用多学科仿真软件AMESim所具有完善的气动学仿真功能,求解了缓冲器内部超高压力与压缩位移之间的对应关系,完善了试验装置的动力学模型。最后,对缓冲器的冲击特性进行了仿真分析及试验测试,缓冲器内部超高压力的实测数据与仿真数据吻合程度良好,验证了所建立的动力学模型的正确性,为试验装置冲击特性的参数设置打下了良好的基础。     

基于后坐加速度最大值的火炮装药号辨识仿真

为了用火炮后坐加速度最大值来辨识火炮装药号,在火炮内弹道和反后坐装置模型基础上建立了后坐加速度计算模型,通过仿真,分析了实际使用中火炮结构参数和射击参数变化对后坐加速度最大值的影响,发现药室增长量、装药温度对后坐加速度最大值影响较大,只用后坐加速度最大值不能对装药号有效辨识。采用了后坐加速度最大值和装药温度并结合四个药室增长量变化阶段来辨识装药号的方案,用人工神经网络建立了辨识模型。仿真试验表明：该模型对火炮装药号的辨识正确率达到100%。     

火炮反后坐装置密封件工作压强数值仿真

导致火炮反后坐装置密封件失效的关键参数是密封件的工作压强.在反后坐装置和内弹道模型基础上,通过数值仿真方法,获得了某型火炮工作过程中驻退机和复进机各腔室压强变化曲线。分析了火炮使用过程中装药号、药温、射角、弹重、药室增长量、节制环内径磨损量、液体温度等参数对压强峰值的影响,最后给出了各因素综合作用下压强的最大峰值。     

Numerical and experimental studies on the dynamic behaviors of a gun that uses the soft recoil system

The conventional recoil mechanism of guns provides the retarding force on the gun to stop the rearward motion in the firing cycle. The concept of the soft recoil mechanism has been developed. This mechanism was introduced to reduce the firing shock and the reaction force due to the forward momentum of the recoiling parts prior to firing. This paper verifies the theory of the soft recoil mechanism and demonstrates its feasibility on a large-caliber gun system. Numerical simulation on recoil dynamics and shock response analysis were utilized in this study. A FORTRAN program, which was developed in a previous study, was employed for simulation. The shock response analysis utilized the shock response spectrum and the pseudo-velocity shock spectrum. As a result, a newly developed recoil system was proven to be applicable for guns in the near future with further refinements.     

喷管高效膛口制退器对机枪射击性能的影响

在半开腔膛口制退器基础上进行改进,提出喷管高效膛口制退器的概念,在半开腔膛口制退器两侧引出可水平向后的拉瓦尔喷管,利用火药燃气通过喷管气流的反推作用达到减后坐效果,通过编程进行内弹道计算。运用刚柔耦合动力学理论,对安装喷管高效膛口制退器车载转管机枪系统建立动力学模型,进行动力学仿真计算。计算结果表明,安装喷管高效膛口制退器后,机枪后坐力、后坐位移、膛口角位移和弹丸出膛口时角位移均得到减小,提高了机枪的射击性能。     

基于AWE对星形截面身管的强度分析

针对防空武器的发展,设计星形身管并对其进行强度校核。考虑到发射过程中身管内壁压力的变化特点,对传统身管和星形身管进行了有限元分析。由于身管可以简化为二维轴对称结构,故将身管内表面分段,分别施加膛压,分析身管强度。     

考虑耳轴间隙的自动炮射击过程动态响应分析

基于多体动力学理论建立了考虑耳轴轴承间隙非线性的某型步兵战车自动炮刚柔耦合发射动力学模型.应用ANSYS有限元分析软件建立了双炮身管结构有限元模型并结合自动炮射击过程中力学特性和约束特性分析建立了自动炮刚柔耦合发射动力学模型;应用有限单元法对耳轴轴承间隙非线性进行了参数辨识,并准确分析了自动炮射击过程中耳轴轴承间隙对炮口扰动的影响,分析结果表明基于有限单元法的间隙非线性参数辨识方法能准确描述含间隙耳轴轴承的接触特性,为分析自动炮射击精度提供了准确的模型基础.     

某火炮复杂反后坐装置工作特性仿真分析

某型火炮的反后坐装置包括驻退复进机和驻退机,结构十分复杂。为深入了解该装置的工作过程和主要影响因素,在分析该火炮后坐装置反面问题理论基础上,基于MATLAB语言编写了其反面问题仿真程序,通过仿真获得了该炮工作过程中的运动学和动力学参量,并分析了火炮实际工作过程中射角、温度、漏液、漏气等对火炮工作特性的影响。研究表明,后坐制动时,驻退机和驻退复进机都起了较大的作用,复进制动时,主要是驻退机起作用;驻退液温度、反后坐装置中的节制环内径磨损对火炮后坐长度和后坐阻力有较大影响。