身管熔化烧蚀的预测数学模型

熔化烧蚀是火炮身管内膛烧蚀的机理之一。文中由身管寿命判别条件Δdmax建立了身管熔化烧蚀预测计算模型，从原理上对各种延缓烧蚀速度、提高身管寿命的措施，如采用内膛镀铬、使用冷火药和护膛剂等进行了阐述；同时基于该模型指出采用身管主动冷却技术是延长火炮身管寿命最有效的措施之一。     

火炮身管烧蚀及其防护研究进展

在火炮发射过程中,其身管内膛承受剧烈的烧蚀侵蚀和磨损导致其几何形状和尺寸发生改变,成为直接影响火炮身管射击精度及寿命的关键因素之一。针对该问题,综合论述了钢制火炮身管烧蚀及其防护研究进展,主要包括:火炮身管烧蚀行为、热-化学-机械烧蚀模型、身管内膛耐烧蚀材料、身管内膛耐烧蚀层制备技术、火炮身管结构设计和火药的选择与设计。     

速射武器身管一维径向传热的数值分析

该文根据射击过程中膛内火药气体温度场的瞬态脉冲特性,给出了膛内火药气体平均温度的变化规律;用能量平衡法导出了含有复合材料的一维轴对称瞬态传热的有限差分方程,并进行了大量的计算,得出了射弹数、射击频率、身管材料导热性能等因素对身管温度场的影响规律.这对从事速射武器身管的烧蚀问题研究以及弹药抗自燃问题,有一定的参考价值.     

膛内边界层数值模拟研究

建立了火炮膛内非定常、可压缩的湍流边界层微分方程数学模型 ,进行了以核心流为准两相流、边界层为湍流的气流传热和膛壁固壁传热的数值仿真 .与实验结果比较表明 ,本文所建立的模型能够很好地模拟火炮膛壁表面温度的变化规律 ,为身管寿命问题的研究起到了重要的作用     

火炮膛内气流流动与传热的数值模拟

推导并建立了火炮膛内非定常湍流边界层微分方程组，进行了核心流为准两相流，边界层为充的膛壁传热计算，与实验结果表明，所建立的模型能够较好地模拟火炮膛壁表面的传热问题，对于身管烧与寿命的研究有重要意义。     

基于随机有限元法的武器身管寿命预测

针对武器身管的寿命预测往往采用确定性有限元分析方法,但这种确定性解法不能正确反映实际情况下个别随机参数对身管寿命的不确定性影响。将某口径速射武器作为研究对象,基于随机有限元分析方法,利用瞬态动载荷身管温度场的计算结果,结合身管内膛径向磨损量计算经验公式,采用蒙特卡罗法求解,得出内膛径向磨损量的分布规律,利用MATLAB曲线拟合以及积分工具得出身管烧蚀寿命分布,从而为身管弹道寿命的设计提供理论参考。     

火炮身管内膛涂层制备及检验方法

炮膛烧蚀是长期存在的严重影响火炮身管寿命的问题，身管内膛涂覆耐烧蚀保护层是提高身管抗烧蚀能力，延长身管寿命的最新方法之一。重点研究了身管涂层材料的选取原则、制备技术和工艺，比较了各种制备技术的优缺点，并针对炮膛工况特点，确定了一种较为合理的身管内膛涂层制备工艺，设计出了两种检验身管涂层耐烧蚀性的试验装置。该研究也可为相关领域的研究或试验提供一定的参考借鉴作用。     

基于内表面熔化层理论的身管寿命预测方法

燃气热因素和燃气动力作用是造成火炮身管内膛烧蚀直径扩大的主要因素.在弹丸发射过程中存在着高温、高压、高速的火药燃气,使得身管内壁表面不断形成熔化层,溶化层在高速气流的作用下被带走,从而使得身管径向不断扩大.基于这样的假设提出了一种新的预测身管烧蚀寿命的方法.通过利用内弹道学和热传导理论给出了计算熔化层厚度的积分方程、内膛传热的边界条件和液固界面的温度梯度积分方程,并给出了方程的一般计算方法.最后应用半无限大物体假设给出了熔化层厚度的一种近似计算公式.     

火炮身管内膛表面材料强度退化机理研究

火炮射击过程中身管在热、力、化学等因素作用下平均每发射弹会产生微米级的内径扩大，是造成身管寿命终止的主要原因，研究内膛表面材料性能变化对揭示身管寿命机理具有重要意义。通过分析某寿命终止155 mm口径身管内膛表面材料组织和性能，获得了身管不同部位内膛表面材料组织形貌、厚度及力学性能。结合身管温度梯度分析及烧蚀模拟试验，揭示了身管内膛表面材料性能退化机理及其与射弹发数关系。研究结果表明：身管寿命初期，在火药燃气作用下内膛表面材料相变形成硬化层，硬化层厚度与火药燃气温度及作用时间相关；身管烧蚀磨损发生在硬化层表面，硬化层常温下硬度和强度比基体高1倍，呈现硬脆特征，高温下硬度和强度迅速下降，在弹带摩擦及气流冲刷下造成身管内径扩大。     

某火炮身管温度仿真计算及其影响因素分析

火炮射击过程中高温燃气周期性冲刷身管内膛导致内膛壁温升高,从而使以含能材料为主配方的全可燃装药在膛内滞留期间面临更多的热安全性问题.利用双一维两相流内弹道模型与一维轴对称热传导模型,描述了某火炮连续发射过程中的身管传热规律,并通过计算结果与试验测试结果对比,验证了模型的准确性.在此基础上,对持续射击20发的身管温度场进行了仿真,得到了每发射击完成后身管内、外壁温度分布规律,分析了不同环境温度、射击工况及身管厚度对身管温度变化规律的影响.结果表明,射击工况对药室内膛温度径向分布规律影响较大,环境温度、身管厚度对其的影响很小;环境温度、射击工况对药室内壁最高温度达到火炮报警温度的射击发数影响较大,身管厚度对其的影响很小.计算结果为装药射击热安全性、身管热烧蚀及寿命研究提供参考.     

DNTF基炸药燃烧转爆轰影响因素实验研究

为了研究二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)基混合炸药燃烧到爆轰转变(DDT)过程的有效调控技术,采用同轴电离探针测量技术研究了点火药量、DDT管壁厚约束、成型方式等对DNTF基混合炸药DDT性能的影响,从DDT管破裂状态、DDT过程不同位置处波阵面速度、诱导爆轰距离等变化对实验结果进行了分析。结果表明,DDT管壁厚约束对DNTF基混合炸药DDT的诱导爆轰距离没有明显影响,都在375 mm左右,但壁厚减小会使爆燃阶段持续时间增加,达到爆轰的初始速度减小到5515 m·s~(-1);点火药量增加对DNTF基混合炸药DDT反应剧烈性没有明显影响,但会减小初始燃烧持续时间和诱导爆轰距离;压制成型试样DDT的初始燃烧持续时间、爆燃持续时间及诱导爆轰距离均大于熔铸成型试样,但反应剧烈性没有差别。     

复合材料身管数值传热分析

文中运用有限差分法建立了武器发射时复合材料身管传热模型，并结合多个设计方案对复合材料身管的温度场进行了数值分析，对于复合材料身管的综合设计提供了重要的参考价值。     

导热反问题在身管传热中的应用

为了能准确地测得火炮发射时身管内膛壁的瞬时温度,引进导热反问题技术,通过火炮射击过程中测量身管外壁的温度反演推算出内膛壁温度。提出了运用三维建模软件对导热反问题在身管中的应用仿真,利用有限元分析对仿真模型进行计算的方案。     

一种新型氮化铝基复合材料的弹击损伤特征研究

无压反应浸渗制备的Si3N4/AIN-Al复合材料是一种新型的氮化铝基复合材料,本文采用压缩空气炮发射钨合金球垂直侵彻复合材料／铝复合靶,对侵彻后的复合材料的宏、微观损伤形貌进行了观察,并对复合材料的失效机制进行了分析。结果表明：弹击损伤后复合材料断口中存在压缩摩擦损伤、高速剪切失效和动态拉伸断裂三种形貌;破碎区陶瓷碎块间的压缩摩擦过程,涉及复合材料内陶瓷骨架的破碎、骨架内的铝合金局部高速变形并摩擦发热的复杂作用,在抵抗钨球侵彻的过程中起到特有的耗能作用。     

微细圆管中B/KNO_3燃烧特性分析

为了解微细圆管中点火药的燃烧特性,采用高速摄影技术对微细圆管中B/KNO3的燃烧进行实验研究,结果表明:管壁热损失和管道阻力是影响微细圆管中B/KNO3燃烧稳定性的主要因素。圆管内径越小,管壁热损失和管道阻力越大,燃烧越不稳定。B/KNO3在内径1.0～2.0 mm石英管中稳定燃烧、燃速变化微弱。燃烧室压强为0.1～4.0 MPa时,B/KNO3燃速随压强增加,但并不符合燃速指数规律。当石英管内径减至0.5 mm时,燃烧不稳定,燃速随时间延长而变大;圆管内径进一步减小,产生击穿现象导致火焰熄灭。研究还表明在一定壁厚范围内,燃速反比于壁厚。     

自行火炮身管温度响应试验及数值模拟

建立了核心流为两相流的传热模型，对155mm自行火炮单发射击条件下，身管温度响应进行了数值模拟。计算中采用了径向距离变换函数加密网格的方法。与实验结果比较表明，所建立的模型能够较好地模拟膛壁表面的温度响应问题，所使用的网格加密方法可以有效地提高收敛速度，改善计算精度。     

枪(炮)膛内壁温度间接测量方法研究

借助于专门研制的温度传感器和瞬态信号采集系统,测量得到距离14.5 mm机枪身管内壁一定厚度处(按简化处理,此厚度处为一环型等温面,以符号xp表示,xp也代表xp面离内壁的距离)各时刻的温度值.建立弹丸在膛内运动时,身管瞬态导热的数理模型.以测量出的xp等温面各时刻的温度值为已知条件,采用有限差分法外推出枪膛内壁各时刻的温度值.     

金属内衬对复合材料身管热性能影响分析

采用金属内衬外部缠绕纤维增强复合材料，可以减轻纯金属身管质量，提高身管刚度。为了详细分析复合材料身管金属内衬对身管热性能影响，运用有限差分法建立了武器发射时复合材料身管瞬态数值传热模型，并结合多个设计方案编制通用程序对金属内衬影响复合材料身管热性能进行数值定量分析。结果表明金属内衬厚度对于复合材料身管的传热性能有很大的影响，内衬层越厚对提高复合材料身管热性能越有利，但影响减重，因此在复合材料身管的综合优化设计中必须有重点综合考虑。     

高温钢管包覆金属橡胶的散热过程计算机仿真

用计算机仿真技术研究高温钢管包覆金属橡胶的散热过程。用Inventor建模软件构建模型,相关参数作为输入项导入APDL仿真平台,划分网格构建有限元模型。结果表明:固定时长内,未包覆金属橡胶的散热过程温度变化范围为89~98℃,包覆后为15~98℃,散热由内到外;不同温度、振幅、频率下,金属橡胶包覆高温钢管散热效果良好。     

1Cr18Ni9Ti管材拉伸断裂过程中裂纹扩展的研究

在管材弯曲成形系列研究的基础上,尝试采用单向拉伸试验获取了1Cr18Ni9Ti 管形状态下材料的真实力学性能参数,推导出仅测试管外径即可计算得出均匀变形任意时刻真实拉伸应力的近似公式,得出裂纹扩展规律并结合有限元分析了颈缩过程中的应力应变分布。结果表明:颈缩过程中,内、外侧壁应力状态存在一定差异,裂纹最先产生在内侧壁附近,并最后扩展至外侧壁;同时,最大轴向应力因外侧壁发生一定卸载而产生在靠近内侧壁某一区域,最大轴向应变产生在最后破裂的外侧壁处。