尾翼弹后效开翼技术研究

应用二维流场理论开辟高速滑膛尾翼弹后效开翼的新途径。在分析现有国内外弹丸尾翼稳定装置的结构特点及优缺点的基础上，提出了稳定装置的改进方向，并设计出了一种新型稳定装置结构，对新型稳定装置进行了结构分析、强度计算、气动力分析及膛内自锁可靠性的计算，并用二维流场理论分析了弹丸尾翼的张开过程。证明了尾翼弹后效开翼途径的可行性。     

超高速弹丸膛口流场结构分析

为了计算和分析超高速弹丸膛口流场的分布状况,建立了超高速弹丸从膛底飞离出炮口整个过程的膛口流场二维轴对称数值仿真模型.基于有限体积法,采用分块网格划分的整体运动处理方法,结合结构动网格技术及Realizable k-ε湍流模型,耦合内弹道及后效期过程,利用六自由度运动方程控制弹丸运动,以300 mm平衡炮为例,研究了1 730 m/s发射速度下的超高速膛口流场特性.计算结果表明:超高速运动的弹丸在距膛口3.3 m远处便形成了清晰的初始流场,弹前激波到达炮口处压力达到了3.8 MPa左右.喷射出的火药燃气速度达到2 500 m/s,但火药燃气仍未能追赶并包围弹丸,因此膛口流场对超高速弹丸运动的影响不同于对中低速弹丸运动的影响;膛口形成了由冠状冲击波、弹底激波、反射激波、马赫盘构成的多层次激波、间断面相互叠加的完整波系,该发射条件下的膛口流场异常强烈,波系结构更加明显.     

常规弹超高速发射的结构设计

目的：论证常规弹丸在超高速武器中的发射可行性。方法：对比分析弹丸的膛内负载、电磁环境以及超高速飞行时的气动加热等影响因素。结果：常规弹丸在超高速发射时，弹底压力、引信所处的电磁环境以及在飞行过程中弹体表面及尾翼烧蚀的影响尤为明显。结论：对常规弹丸进行适当的改进设计后进行超高速发射是可行的。     

常规弹超高速发射的结构设计

目的论证常规弹丸在超高速武器中的发射可行性.方法对比分析弹丸的膛内负载、电磁环境以及超高速飞行时的气动加热等影响因素.结果常规弹丸在超高速发射时,弹底压力、引信所处的电磁环境以及在飞行过程中弹体表面及尾翼烧蚀的影响尤为明显.结论对常规弹丸进行适当的改进设计后进行超高速发射是可行的.     

带尾翼弹丸的膛口流场三维数值模拟

针对带稳定装置的弹丸发射时形成的膛口流场进行数值模拟计算。采用三维Navier-Stokes方程及S-A模型建立流场的计算模型,应用动网格技术计算划分网格,通过数值仿真计算得到气流在流场中压力、速度的参数值和分布图,根据仿真结果分析气流速度、压力的分布规律和对尾翼受力情况的影响。结果表明:弹底截面到达制退器起始截面后经0.4ms,由于制退器开孔的不对称性,使其内尾翼片两侧表面的压力不均衡,压力差达7MPa左右。计算结果为尾翼结构设计提供必要的参考。     

弹尾翼稳定装置的气体动力学分析

以尾翼稳定装置的弹丸在发射时尾翼结构发生变形和破坏导致机械故障为背景,在FLUENT软件平台下,建立前张后折式尾翼稳定装置的某155mm炮弹经过炮口制退器的三维动网格计算模型,对尾翼装置在膛口流场中所受的气体动力学载荷进行分析。数值模拟的结果反映了尾翼装置在带膛口装置流场中受到的气体动力学载荷的分布特征及大小。计算得到的结果与试验所测的结果吻合较好,表明数值计算方法合理可行。数值模拟的结果为尾翼装置在设计过程中确定气体动力学载荷和效应的大小,以及研究降低载荷的方法提供了理论依据。     

125mm杆式穿甲弹膛内发射和飞行时振动响应计算

杆式穿甲弹在膛内发射过程中受膛内火药气体压力及弹带挤进压力和加速度过载的作用.火药气体是高温,高压和瞬态作用,这将引起弹丸在瞬态响应条件下的振动.除了求解125mm尾翼稳定脱壳穿甲弹在膛内发射时的振动响应,还计算了穿甲弹在飞行时由于尾翼斜置角引起旋转产生的振动响应,这些计算结果对工程应用有一定参考价值.     

任意射角弹丸卡膛姿态测试原理及其应用

为了解决火炮任意射角弹丸卡膛姿态高精度、高可靠性测试关键技术,基于PSD激光成像测试原理,提出了弹丸卡膛姿态测试方法.以反映弹轴姿态角的激光器固定在弹头、探测器固连到炮口以接收弹头激光信号、并同时测试身管弯曲变形以修正测试结果.研制了弹丸卡膛姿态测试系统,实现了火炮任意射角弹丸卡膛姿态测试,完成了某火炮弹丸卡膛姿态规律实验研究.结果表明,所选火炮弹丸卡膛姿态规律表现为高低以低头输弹、左右基本呈现对称输弹、弹丸前定心部接触膛线后摆动约1周后卡膛,卡膛姿态角度最大值均小于5′.提出的测试方法和研制的测试系统通过了实际火炮工程应用验证,满足工程应用要求.     

采用二维PSD测量弹丸卡膛姿态的研究

介绍了用二维ＰＳＤ（位置敏感探测器）测量火炮卡膛过程中弹丸姿态的原理和方法，ＰＳＤ分辩率高，响应速度快，可用于实时测量弹丸的卡膛姿态，本文给出了系统描述和测试结果。     

采用二维PSD测量弹丸卡膛姿态的研究

介绍了用二维ＰＳＤ（位置敏感探测器）测量火炮卡膛过程中弹丸姿态的原理和方法．ＰＳＤ分辨率高，响应速度快，可用于实时测量弹丸的卡膛姿态．本文给出了系统描述和测试结果．     

Numerical Simulation of Muzzle Flow Field Based on Calculation ofCombustion Productions in Bore

To improve the accuracy of numerical simulation of muzzle chemical flow field, and study the gunpowder combustion productions, the muzzle flow field is simulated coupled with the calculation of combustion productions in bore. The calculation in bore uses the gibbs free-energy minimization method and the classical interior ballistics model. The simulation of the muzzle flow field employs the multi-component ALE(Arbitrary Lagrange-Euler)equations. Computations are performed for a 12.7 mm gun. From 2.48 ms to 3.14 ms, the projectile moves in the gun barrel. CO and H₂O masses decrease by 3.37％ and 6.51％, and H₂ and CO₂ masses increase by 11.11％ and 10.58％. The changes conform to the fact that the water-gas equilibrium reaction of all reactions plays a dominant role in this phase. After the projectile leaves the barrel, the masses of H₂ and CO decrease, and the masses of H₂O and CO₂ increase. When it moves to 80d away from the muzzle, the decreases are 12.75％ and 8.05％, and the increases are 12.76％ and 36.26％, which tallies with the existence of muzzle flame. Further, CO and H₂ burn more and more fiercely with the muzzle pressure p_g increasing, and burn more and more weakly with the altitude rising. When two projectiles launch in series, the combustion of the second projectile muzzle flow field is fiercer than the first projectile. Analysis results have shown that the proposed method is effective for simulating the muzzle flow filed.     

基于MATLAB软件的弹丸射程与转数关系

建立火控弹道的数学模型，运用MATLAB软件对该数学模型进行计算分析，得出了弹丸射程与转数之间的关系，以及弹丸初速、射角变化对转数和射程关系的影响．     

双药室喷管气流反推减后坐机理

为解决发射高初速榴弹的榴弹机枪系统后坐力大的问题,提出了一种双药室拉瓦尔喷管气流反推减后坐技术.设计了适用于高速榴弹机枪系统的双药室拉瓦尔喷管减后坐装置,利用一维非定常流理论推导了双药室喷管低后坐武器的内弹道阶段和后效期阶段的气体动力学方程;将试验测得的压力峰值、弹丸初速及后坐力与仿真数值进行对比,验证建立的双药室喷管气流反推减后坐计算模型的正确合理性;计算双药室喷管低后坐武器后药室、前药室、导气室及喷管气室的压力,并分析压力参数随时间变化规律;对比分析双药室喷管武器与普通武器的膛压曲线、弹丸速度曲线,重点分析双药室喷管内气流压力、温度、密度和速度随时间变化曲线及在喷管内分布状况;探讨了后药室装药量、喷管导气孔直径及喷管内经对武器喷管反推力、喷管减后坐效率、弹丸初速等武器发射性能的影响.研究结果表明,在保持弹丸初速不变的情况下,合理匹配双药室减后坐结构参数,采用双药室喷管气流减后坐技术可实现武器低后坐发射的目的.     

末敏弹红外敏感器仿真系统的设计与实现

从末敏弹的工作原理出发，分析了红外敏感器仿真系统的体系结构，详细设计了红外图像的实时处理部分，并实现了多元探测器中探测器阵列扫描区域的计算，最后结合OpenGL技术在计算机上实现了末敏弹工作全过程的仿真，实验表明，多元探测器的设计已基本满足了实验室条件下末敏弹红外仿真系统参数设置及其仿真计算的要求.     

一种基于虚拟仪器技术的弹丸初速度测试仪的设计

弹丸初速度是影响外弹道性能的主要参数。一种采用虚拟仪器技术设计的弹丸初速测试仪，不仅实现了高速连发弹丸初速度的测量，而且可利用虚拟仪器强大的软硬件功能，对测量中由于光线强弱变化产生的误差进行了处理，进一步提高了仪器的测量准确度；通过对测量数据的分析，判断出测量中的漏靶和误触发事件，并剔除由此产生的坏值，测量结果更加准确可靠，具有工程应用价值。     

测量转管炮炮口初速的一种新方法

目的研究适用于高射速转管武器随炮的连发初速测量. 方法利用区截测速原理, 提出了一种炮口速度的测试方法. 结果设计了一种体积小、结构简单、可靠性高、成本低、新型的炮口测速传感器, 建立了基本的测试系统, 并给出了实测曲线. 结论该传感器可以在高射速转管武器上随炮实时测量弹丸炮口速度.     

物体撞击颗粒介质的动力学研究

用分子动力学模拟方法研究物体撞击二维颗粒介质穿透过程的动力学行为.研究结果表明,物体的穿透过程可以分成三个阶段：撞击、贯穿和坍塌.通过改变物体的初速度、质量和半径,发现物体贯穿阶段所受的阻力虽与初速度和质量成正比,但与半径关系不大.