120mm反坦克炮采用随行装药提高初速的理论研究

采用两相流内弹道方法，对１２０ｍｍ反坦克炮随行装药方案提高初速问题进行了理论研究。建立了两种随行装药方案，即粘结式和包容式条件下边界条件方程组，并进行内弹道数值分析。在最大压力、弹重、弹丸行程不变的假定条件下，当随行药为全部装药质量的３０％时，包容式可提高初速１１６ｍ／ｓ，即６．７％；而粘结式只能提高６６ｍ／ｓ，即３．８％。最后，就随行装药提高初速的可能性和必要条件作了讨论。     

颗粒固结发射药作随行装药的应用研究

将颗粒固结发射药应用于随行装药技术,提出了一种新的随行装药方案。通过密闭爆发器与30 mm弹道炮试验,对该随行装药的点火延迟时间、力学强度、燃速和燃烧性能的稳定性进行了研究。结果表明,依托随行装药高力学强度,延迟机构可对随行装药点火延迟时间进行控制。初步验证了该随行装药的燃烧性能基本稳定。增加延迟机构的厚度、乙基纤维素(EC)含量,均可使随行装药点火延迟时间延长。增加随行装药的粘结剂含量、压制密度,均可使其力学强度增加、燃气释放速率降低。随行装药具有较高的燃速,粘结剂含量5%、压制密度1.5 g·cm-3时,随行装药燃速最大值是6/7发射药的46倍。主装药量113 g、延迟机构厚0.4 mm时,在最大膛压基本不变的情况下,随行装药在内弹道试验中的初速较标准弹丸初速增加73.3 m·s-1,增幅约8%。     

随行装药内弹道数值模拟

本文分析了随行装药技术提高火炮初速的机理,给出了随行装药的内弹道计算的经典简化模型,并列出了部分理论计算与实验的结果.     

埋头弹随行装药内弹道性能的数值分析

为研究埋头弹火炮的更优性能,基于2次点火及火药程序燃烧控制技术,建立了埋头弹固体随行装药内弹道零维模型。针对某埋头式榴弹的试验结果进行了数值模拟,获得的初速、膛压变化规律与实测结果相吻合。在此基础上,数值分析了加载随行装药后多参数变化对埋头弹火炮内弹道性能的影响。结果表明,在最大膛压不变的条件下,随行装药可提高炮口初速6%; 随行装药量、燃速系数及点火延迟时间三者合理优化匹配,才能实现最佳的内弹道性能。     

利用随行装药技术实现超高速发射的探讨

在探讨了运用常规方法实现超高速发射的基础上,该文着重讨论了固体随行装药(STC)技术,完成了相应的弹道摸底试验.在某30mm火炮上使质量为57g的弹丸获得了大约2115m/s的初速,在最大膛压相当的情况下,初速增加了近100m/s,初步显示了随行装药(TC)技术提高火炮初速的弹道效果,并且还有很大的增速潜力.     

整装式液体随行装药的两相流数值仿真

随行装药技术通过随行液体药的燃烧提高弹底压力,可以有效地提高弹丸的初速,能够在不改变火炮结构的基础上应用于现有武器系统,增强火包的威。本文建立了随行装药的两相流内弹道模型,并采用MacCormack格式进行了数值求解,给出了随行装药的压力分布、气相速度分布和固相速度分布曲线,并与常规的底部装药结构的计算结果进行了对比,得到的坡膛处的p-6曲线和实验结果有较好的一致性,说明随行装药的两相流内弹道模型能够正确揭示膛内气固两相流动的基本规律。     

随行装药效果与敏感性研究

对随行装药理论和实验技术做了进一步研究，在实验基础上，利用经典内弹道模型，对随行装药的各种可行方案进行了论证和分析，其中包括：随行装药的最佳随行效果；包覆或钝化延迟时间的优化等。     

某小口径变燃速密实装药火炮内弹道两相流模型仿真分析

利用现代内弹道理论,建立了某小口径变燃速密实装药火炮内弹道两相流体力学模型,并进行了数值仿真分析。结果表明：变燃速密实装药能在控制膛压的情况下,有效提高弹丸初速;火药颗粒钝感层厚度和底火药量对弹道性能影响较大;压力波状况的模拟可用于火炮发射安全性分析。     

一种提高炮射智能弹药初速的新型发射装药方案

基于再生式液体炮(RLPG)及差动原理,提出了一种提高炮射智能弹药初速的新型随行装药方案,其特点是能在保持射弹过载不变条件下,大幅度提高火炮工作容积利用率和初速。这种装药技术便于与次口径脱壳弹设计技术匹配,设计出高升阻比滑翔弹,从而更有利于提高火炮的射程。导出了差动随行装药火炮内弹道模型。数值计算表明,160 mm口径火炮采用这种新型装药方案,在限定最大膛压为350 MPa、射弹底部最大压力为p2 m≤318 MPa、飞行弹重为43.4 kg及弹丸行程为7.64 m的条件下,取随行药量9.2 kg、主装药量13.41 kg,弹丸初速相对常规装药可提高26%,火炮工作容积利用率提高约28%。飞行弹丸采用次口径滑翔弹时,弹径为130 mm,采用修正质点外弹道模型计算得到的火炮最大射程可增大到99 km。     

随行装药火炮经典内弹道模型与实验技术研究

对随行装药理论和实验技术做了进一步的研究。建立了更能反映膛内气体流动、能量转换的经典内弹道模型，并引入了包覆、钝化火药的计算方法。对随行装药的最佳随行效果和点火延迟时间进行了论证和分析。同时，还介绍了随行装药实验技术研究的部分结果。     

硝胺包覆火药工艺及弹道性能研究

包覆火药具有显著降低装药弹道温度系数,提高弹丸初速的效果.本文首次对硝胺包覆火药的包覆工艺及其装药弹道性能进行了研究,探索了硝胺火药的全包覆工艺,分析了工艺条件对硝胺包覆火药性能的影响,解决了硝胺火药包覆工艺的关键技术问题,制备出了力学性能良好的硝胺包覆火药.通过中止燃烧试验和弹道试验,研究了硝胺包覆火药的力学性能、燃烧性能及其装药的弹道性能,试验结果表明,本方法制备的硝胺包覆火药力学性能、燃烧性能良好,其装药的低温度系数效果显著、弹道效率及弹道稳定性高.     

包覆火药装药技术的理论分析

从理论了分析了包覆火药的装药结构、弹道温度系数、弹丸的初速、膛内气体生成规律以及膛内应力波等问题，对包覆火药技术的研究有重要指导意义。     

片状火药在随行装药技术中的应用

研究了片状随行装药火药与不同粒状主装药匹配时的弹道效果，并进而研究了片状火药装药的压力、速度温度系数、结果显示：状火药是一种燃烧性能和弹道性能都比较稳定的火药，它的合理使用能在量大膛压基本不变的情况下，使弹丸初速获得在幅的的提高。     

包覆层厚度对包覆火药燃烧和弹道性能的影响

分析了包覆炎药装药的原理，研究了火药包覆层厚度对火药燃烧和弹道性能的影响，得出了一些对包覆火药装药技术有重要意义的结论     

液体随行装药内弹道计算中液滴喷雾模型分析

随行装药是一种能在最大膛压不变的条件下,通过提高膛压曲线充满系数,从而提高弹丸初速的新型技术。针对30 mm液体随行装药结构,建立内弹道零维模型,其中随行液体药采用喷雾燃烧模型。为了寻找较好的液滴直径计算模型,分别采用定直径液滴模型、气动破碎的变直径液滴模型以及破碎液滴直径呈正态分布的模型进行内弹道数值计算。结果表明,在最大膛压保持不变的条件下,3种液滴直径模型的数值计算结果均与实验结果基本吻合,液滴直径呈正态分布的模型计算结果最接近实验值。     

改性单基发射药内弹道模型

为研究改性单基发射药装药的内弹道特性,基于经典内弹道理论,建立了能够表征改性单基发射药燃烧特征的双气源项内弹道模型,制备了样品并进行了30mm火炮的内弹道试验验证.计算结果与试验结果相符合.通过模型计算,深入讨论了浸渍剂含量及分布、浸渍深度等因素对内弹道性能的影响.当浸渍含量分布函数为右抛物线类型时比左抛物线类型最大膛压降低了3MPa,初速提高了10m/s,实现了在较低最大膛压下更高初速的期望;浸渍深度在计算中出现临界值,当浸渍深度大于外层厚度的0.6倍时,能够得到初速增加而最大膛压不增加的内弹道效果.     

一种新型固体随行弹药的实验研究

为实现固体随行装药的随行效果,设计了一种新型固体随行装药试验弹,对不同发射药进行了密闭爆发器试验,并开展了30mm火炮内弹道试验,分析了不同点火延迟机构的点火延迟效果。试验结果表明:RGD7-4/7发射药和2/1樟燃速相比5/7和4/7单基药更符合随行装药的速燃性要求,主装药采用5/7或4/7单基药装药,随行药室采用RGD7-4/7和2/1樟发射药,通过点火延迟机构控制合适的时间点燃随行药,可实现膛压P——t曲线压力平台;与常规装药对比,在膛压300MPa基本不变条件下,初速最高提高4.25%,表现出良好的随行效果。     

65式82毫米无座力炮装药结构的改进

针对65式82毫米无座力炮压力高初速低,内弹道性能不稳定,全炮较重等缺点,在发射药装药结构上进行了一些探索,证明无药筒装药结构内弹道性能在该炮上是可以稳定的。如果发射药装药结构再做一些改进,在最大压力不变的条件下,初速有可能提高30％。     

随行装药技术的研究现状与展望

由Langweiler最先提出的随行装药技术,被认为是最有希望大幅度提高初速的装药技术.使用该装药技术不需象常规火炮系统那样,以增大装药量和提高膛底压力为代价来提高弹丸的炮口动能.因此,多年来人们一直没有停止通过随行装药来提高弹丸初速的研究.本文从实验和理论研究两个方面,综述了随行装药的研究现状,并为随行装药的进一步研究提出了一些有意义的建议.     

随行装药的数值模拟

本文利用内弹道均相流模型对随行装药这一特殊的装药结构进行了数值模拟，分析了标识随行装药性能的参数对内弹道诸元的影响。