破碎发射药等效形状特征量的确定方法

为了解决破碎发射药无法通过几何方法直接计算形状特征量的难题,基于起始动态活度比理论,利用全局连续分段最小二乘曲线拟合方法,建立了一种确定破碎发射药等效形状特征量的方法。通过发射装药动态挤压破碎试验得到了不同破碎程度的发射药,并进行了密闭爆发器试验。利用建立的方法计算了破碎发射药的等效形状特征量,计算结果与试验结果最大相对误差仅为1.81%,说明该方法合理可行,为研究发射药破碎情况提供了一种有效的方法。     

对发射装药引起膛炸机理的讨论

从发射药床破碎导致发射安全性问题的角度出发,指出用基于起始负压差和敏感度试验的压力波安全性标准评定发射装药发射安全性的依据不充分,而且可操作性差。一般情况下,压力波强度与最大膛压之间不存在对应关系。压力波大小既不能表征膛内发射药的破碎程度,也不能准确完全地反映发射药破碎所处力学环境。评定发射装药发射安全性的判别准则应当建立在刻画发射药床破碎程度的基础上。     

变燃速发射药膛内燃烧与内弹道过程研究

为了更好地描述与研究变燃速发射药膛内实际燃烧与内弹道过程,对30 mm火炮在两种装药量下应用内弹道势平衡理论求其势平衡点的位置及该点处的各参数。以坡膛处实测压力—时间曲线为标准求变燃速发射药膛内燃气的实际燃烧生成函数,用膛内实际燃气生成函数代替几何燃烧定律假设下的燃气生成函数,求解以势平衡态作为标准态的内弹道相似方程,并转化为弹道解。结果表明:应用内弹道势平衡理论描述和分析变燃速发射药膛内燃烧规律是可行的,拓展了其适用范围;通过对实际燃气生成函数的分析可以定性和定量地判断与研究变燃速发射药的燃烧性能;以变燃速发射药膛内实际燃气生成函数为基础求出弹道解具有准确性和可操作性。     

发射装药发射安全性评定技术的研究进展

介绍了发射装药发射安全性研究进展。弹底附近的发射药床在点燃前的大规模破碎是导致膛炸的根本原因,沿着这一主线,系统论述了发射装药发射安全性评定技术框架。发射装药发射安全性试验包括：膛内燃烧与力学环境物理仿真试验、发射药床挤压破碎模拟试验和发射药活性测试试验。弹底发射药床挤压破碎程度是发射安全性判据的立足点,用初始相对活性比可表征破碎程度,指出了评定发射装药发射安全性的判别准则。     

弧厚偏差对发射药燃烧残渣形成的影响

为研究弧厚尺寸偏差对发射药燃烧残渣形成的影响规律,采用螺旋测微仪量取球扁形发射药弧厚值,并经统计分析得到发射药的弧厚分布规律。利用混合装药形状函数的形式,将弧厚分布规律转化为装药形状函数,再结合经典内弹道模型,模拟研究发射药弧厚偏差与燃烧残渣之间的关系。结果表明:发射药弧厚存在偏差,弧厚值呈正态函数分布,弧厚较大的发射药难以在膛内燃尽将形成燃烧残渣。其中,研究采用的球扁形发射药弧厚偏差为0.10 mm,射击时将有0.2%的发射药不能燃尽形成燃烧残渣;弧厚偏差Δ0.02 mm或期望值μ≥0.29 mm时,射击时会有部分发射药不能燃尽而形成燃烧残渣,并且随着弧厚偏差的增大或期望值的提高,燃烧残渣量增加。     

散粒体发射药床碰撞挤压过程三维数值模拟研究

发射药床的碰撞、挤压引起药粒破碎是导致膛炸的根本因素。首先用Monte Carlo模拟密实发射药床初始堆积结构,然后引入一种建立在非连续介质基础上,又区别于一般多体动力学方法的离散元法,来模拟密实的发射药床在膛内高压条件下的碰撞、挤压的动力学过程。详细介绍了离散元法计算程序核心——接触寻找算法,以及药粒的三维接触模型和计算参数的确定。首次解决了复杂条件下的单个药粒受力和运动无法描述的问题,为药粒的破碎数值模拟奠定重要基础。     

发射药破碎程度描述方法

利用动态活度定义推导了动态活度比,提出了用起始动态活度比描述发射药破碎程度的方法,研究了破碎发射药动态活度比数据处理方法.对几种不同形状、不同破碎程度发射药的起始动态活度比进行了计算.结果表明,起始动态活度比随发射药破碎程度增加而增大,这与试验结果一致.     

装药射击安全性模拟检测方法研究

围绕着影响发射装药射击安全性的主要因素，研究了发射药的力学强度与膛内点火动力条件之间的匹配，并建立了发射药粒动态强度的测量方法。考虑了发射时膛内的诸多复杂因素，例如药粒在膛内受到的撞击与压缩，提出了提高装药发射安全性的途径以及实验室模拟检测方法。     

等弧厚七孔发射药抛放弹内弹道计算

航空抛放弹内弹道计算通常使用的是形状函数法,具有严格的推导过程,但是当发射药分裂后,二项式函数不能完全体现发射药的形状特征.针对该问题,根据火药几何燃烧定律,通过计算七孔发射药瞬时燃烧面积,提出了等弧厚七孔发射药的内弹道新算法,可以满足当发射药完全燃烧时,相对燃烧面积是零,提高内弹道计算精度.     

部分切口杆状发射药内弹道性能的数值模拟

为了研究部分切口杆状发射药的装药内弹道性能,基于经典内弹道理论建立了部分切口杆状发射药的装药内弹道计算模型,采用高能硝胺发射药配方的部分切口杆状发射药进行了装药内弹道性能计算,在30 mm火炮上进行了试验验证,并分析了切距、切宽及切深对部分切口杆状发射药内弹道性能的影响。研究结果表明:采用建立的部分切口杆状发射药内弹道模型计算获得的最大膛压为430.2 MPa,与试验测试的最大膛压平均值409.7 MPa的计算误差为5.0%;计算的炮口初速为1378.2 m·s~(-1),与试验测试的炮口初速平均值1409.6 m·s~(-1)的计算误差为2.2%;最大膛压和炮口初速随切距的增大而减小,切距从5 mm增加至50 mm,最大膛压降低了12.0%,初速降低了3.1%,且在切距值大于20 mm后对膛压及初速的影响逐渐降低;最大膛压及炮口初速随切深和切宽数值的增加而增大,切深对最大膛压的影响相较对炮口初速的影响更为显著,切宽数值的变化对内弹道性能的影响总体较小。     

自由装填式药柱贮存过程中的变形分析

采用基于Total Lagrangian方法的三维粘弹性大变形增量本构关系,结合动态力学分析仪进行改性双基推进剂的性能测试,得到了自由装填式药柱贮存十年过程中的变形情况以及等效应力、应变值及分布。计算结果表明:经过长期贮存后,药柱产生的轴向下沉量约为0.16 mm,药柱外径增大约0.04 mm,内径几乎不变。包覆层与药柱之间的应力约为11.8 kPa,不会造成脱粘。此外,计算得出此类自由装填式药柱长期贮存中达到变形平衡的时间大约为半年,可根据贮存半年后药柱的变形量推算长期贮存后装药的变形情况。     

复合固体推进剂交变温度载荷下的老化动力学

为考察复合固体推进剂在交变温度载荷条件下的老化动力学,揭示其老化机理,讨论了传统高温加速老化方法在处理复合固体推进剂交变温度加速老化试验数据时存在的局限性,建立了交变温度加速老化动力学模型,给出了等效温度和等效循环时间的计算方法和交变温度环境下活化能的计算公式,提出了复合固体推进剂交变温度载荷下的老化机理,使预估结果更符合实际贮存环境,相关性更好。     

利用X光高速摄影研究底排药剂燃烧特性

底排药剂在高速旋转状态下的燃烧是一个极其复杂的物理，化学过程，采用普通光学高速摄影对其开展研究已无法实现，根据底排药剂燃烧过程的特点，介绍了一种利用闪光X光亮速摄影来研究底排药剂燃烧规律的新方法，并通过对实测X光胶片的处理，获得了新的燃速公式，能为底排弹的外弹道计算提供可靠的基础数据。     

AP/HTPB推进剂内孔形状对烤燃特性的影响

为了获得固体火箭发动机的推进剂内孔形状对烤燃特性的影响,针对装填高氯酸铵/端羟基聚丁二烯(AP/HTPB)的圆形孔、星孔装药的固体火箭发动机,在基于Arrhenius定律的基础上,分别建立了对应的固体火箭发动机二维、三维非稳态烤燃模型。对上述两种装药结构的固体火箭发动机烤燃过程进行了数值模拟,分析了以上两种内孔形状对推进剂烤燃特性的影响。结果表明:固体推进剂的内孔形状在不同热载荷条件下的烤燃响应特性不同。快速烤燃条件下,内孔形状对固体火箭发动机的烤燃响应特征参数影响较小; 在慢速烤燃条件下,推进剂内孔形状对推进剂着火延迟时间影响有限,对着火温度和着火位置则有显著影响。采用圆形孔装药时发生烤燃响应的着火温度较高,而采用星形孔装药时则较低; 圆形孔装药时着火位置在推进剂头部内孔壁面附近,且随升温速率增大着火位置逐渐向端面移动,而星形孔装药时着火位置则位于推进剂中部的内孔壁面附近,且随升温速率的增大着火位置会出现跳跃性变化。     

基于3D打印技术的发射药燃烧增面设计

为了研究提高发射药燃烧增面技术,根据3D打印技术可制造特殊形状物体的原理和发射药平行层燃烧定律,设计了具有多列环形空槽管形结构的高燃烧增面的整体发射药。分析了整体发射药燃面和燃气生成量及燃气生成速率随燃烧进行的变化规律。建立了整体发射药相对燃面和相对燃气生成量随燃烧进行的变化规律计算方法。对比分析了整体发射药与19孔粒状发射药的相对燃面和相对燃气生成量随相对燃烧层厚度变化的规律。结果表明,设计的整体发射药具有较高的燃烧增面,可用于155 mm火炮的整体发射药,燃烧结束时相对燃面比19孔粒状发射药的相对燃面大3.1倍。整体发射药在燃烧过程中,燃气生成速率呈现前低后高的状态,75.612%的燃气生成量在整体发射药燃烧的后半程产生,比19孔粒状发射药高27.575%。     

固体推进剂装药缺陷检测新技术

为实现对推进剂装药包覆层／药柱黏接界面脱黏缺陷的检测,采用x射线切向照相技术对典型推进剂装药包覆层／药柱黏接界面脱黏或分离的面积性缺陷进行了理论分析与检测试验,提出了适宜的检测条件和检测方法;解剖结果证明,采用x射线切向照相技术的检测结果准确可靠,该检测方法能有效控制固体推进剂装药的质量。     

药型对层状发射药燃烧渐增性的影响

为了研究层状发射药的燃烧渐增性能,建立了该类药型相应的形状函数,对影响层状发射药燃烧渐增性能的四个主要因素(即缓燃层厚度比例x<,1>、燃速比k、药片厚宽比β及黑索今RDX含量)取值相同的情况下,根据药型和形状函数分别进行了计算和分析,得到了相对已燃质量ψ、相对表面积σ随相对已燃厚度z的变化曲线.结果表明:与多层片状层...     

一种无硫烟花发射药的开发及应用研究

利用模拟烟火药在定容、密闭条件下的数值计算方法,开发了1种以新型还原剂、硝酸钾为主的新型无硫烟花发射药配方。对该发射药的安全性能及使用性能进行测试,结果表明新型发射药的撞击感度、爆发点及静电感度安全性能均优于传统黑火药,且其压力上升速度、做功能力大于传统黑火药。