带炮口制退器火炮发射流场数值模拟

为了研究带炮口制退器火炮发射流场结构,采用二维轴对称Navier-Stokes方程并结合标准k-ε湍流模型建立了流场数学物理模型.采用动网格技术对弹丸运动进行处理,在弹丸前后分别控制网格的生死.通过数值仿真得到了含炮口制退器膛口初始流场和膛口流场的数值分布,并对初始膛口流场和膛口流场的发展规律进行了讨论和分析.分析表明,流场数值模拟结果合理可信,该研究对膛口气流流动研究和炮口制退器设计具有指导意义.     

某霰弹枪自动机运动特性分析

为了解不同自动方式对自动机运动特性的影响,以某霰弹枪为例进行自动机运动特性分析.介绍自动机的自动原理,利用三维建模软件与ADAMS动力学仿真软件建立虚拟样机模型,确定构件间的约束关系、摩擦、接触以及工作载荷,进而分析膛压、惯性簧刚度、约束弹簧刚度等因素对霰弹枪自动机运动特性的影响规律.分析结果表明:膛压、惯性簧刚度以及枪身约束弹簧刚度对该自动机影响较小,不同情况下自动机均能够可靠稳定工作;但是弹簧阻尼约束与实际射击过程中人枪相互作用有一定差异,需要进一步研究.     

某微后坐力转膛自动炮动力学分析

以某微后坐力转膛自动炮为研究对象,在分析其结构特点及工作原理的基础上,考虑喷管推力、机构之间的运动阻力及碰撞等因素,应用动力学仿真软件 RecurDyn建立了该自动炮的虚拟样机模型,并对其2个射击循环进行了动力学仿真,获得了自动炮后坐与复进过程中的机构运动特征数据,仿真计算结果与试验测试结果较为吻合,验证了所建虚拟样机的正确性和有效性,在此基础上,研究了转膛体转动惯量对滑板运动的影响规律,结果表明转膛体转动惯量的变化对滑板运动特性影响较小。仿真模型与结果可对该炮参数优化及结构改进提供理论参考依据。     

内弹道循环的随机模拟

从试验设计角度出发,借助动力学仿真软件ADAMS开发的内弹道计算模块,对内弹道循环进行了随机模拟.以机枪弹内弹道循环为例,选择装药量、火药力、药厚为设计变量,设计目标为最大膛压值及弹丸出膛口速度.分为确定正态分布均值及方差、选择相应方式进行试验设计、生成工作空间矩阵等步骤.每次试验设计取工作空间矩阵中的一行参数进行仿真.     

火炮自动机仿真优化平台开发技术研究

利用动力学仿真软件的二次开发功能,基于模板及参数化技术,针对不同类型自动机、不同典型机构开发火炮自动机动力学通用仿真优化平台,实现了自动机动力学模型的快速建立、载荷和约束的自动加载与修改,仿真过程用户可参与控制,仿真结果直观显示。以转膛自动机为例验证了该高炮动力学仿真平台的通用性和高效建模仿真,结果表明该平台能够有效提高仿真精度和效率。     

弹丸膛内运动姿态动力学仿真

在Solidworks中建立了较精确的线膛炮身管模型及其他部分的实体模型,导入机械系统动力学分析软件ADAMS中进行了装配和约束,形成了弹丸发射的动力学模型。利用ADAMS软件进行了二次开发,建立了内弹道解算的模块,应用ADAMS软件中的位移、速度等函数,以状态变量的形式建立了反后坐装置的力元,模拟了弹丸在膛内的运动过程,得出了弹丸膛内的运动姿态,在该模型的基础上可以进一步对全炮的发射过程进行动力学仿真。     

超大口径平衡炮膛口流场数值仿真与流动特性分析

基于有限体积法,采用二维轴对称标准k-ε湍流模型并结合动网格分层技术,以某大口径、高射速、大质量的平衡炮为例建立了膛口流场模型,利用二维轴对称气体动力学模型来计算弹前气体及膛口流场。模拟了膛口直径为480 mm平衡炮,在900 m/s发射速度下的膛口流场特性,仿真结果与试验中高速录像所拍摄到的燃气比较,结果符合相对良好。分析了膛口形成的马赫盘、冲击波等发展过程;并尝试了不含初始流场时情况与其作对比,发现初始流场对大质量、高射速的火炮膛口流场具有很大的影响,不可忽略。     

超高射频武器串联发射膛口流场数值模拟

为了研究超高射频武器高频连发时膛口流场形成机理和对弹丸飞行的影响,基于 ALE方程和嵌入网格技术,结合动网格方法进行数值仿真分析。数值结果清晰地揭示了高频连发时火药气体相互叠加形成的复杂流场的结构。在相同装药量下,高频连发时后续弹丸膛内加速度远小于首发弹丸;后续弹丸出膛口后,弹前火药燃气膨胀形成低压区,而弹后压力高于首发弹丸弹后压力,使其加速度大于首发弹丸。仿真结果为研究超高射频武器高频连发时弹丸受力分析提供一些理论依据。     

变威力发射内弹道数值模拟

利用弹丸在膛内运动时排出部分火药气体以减小膛压是实现变威力发射的有效途径,在反恐防暴领域具有重要意义。根据经典内弹道理论及气体动力学原理,建立了变威力发射过程的内弹道数学模型,利用该模型编制计算程序对某防暴枪变威力发射内弹道过程进行了数值仿真,并研究了泄气孔位置、面积及气室容积等参数对初速、膛压的影响规律,数值仿真结果与试验结果有较好的一致性,验证了所建模型的正确性与可靠性,研究结果对变威力武器研制具有重要的指导意义。     

火炮卡膛一致性问题研究

为了分析火炮输弹过程对弹丸卡膛一致性的影响,研究了整个输弹过程.通过考虑输弹过程中的输弹力、卡膛速度、弹丸入膛过程中与身管内壁的接触碰撞等方面因素,建立了卡膛过程的动力学模型,对输弹力、弹丸与身管的间隙及接触碰撞对卡膛一致性的影响进行了分析和定量研究.分析结果表明,采用恒力输弹方式、弹丸与身管间的间隙及其接触碰撞的存在必然降低高低射界内不同射角弹丸的卡膛一致性,而采用变力输弹方式和降低输弹机安装位置等措施可以有效改善弹丸的卡膛一致性.     

非零攻角和侧滑角条件下弹托不同步飞离的数值模拟

对弹药在不同条件下的发射过程进行研究是研制弹药的重要一环,它有助于弹药适应现代战场复杂多变的发射环境。为了提高尾翼稳定脱壳穿甲弹(APFSDS)的射击精度和飞行稳定性,通过非结构化动网格技术和用户自定义函数耦合计算流体力学和六自由度外弹道程序,对非零攻角和侧滑角条件下APFSDS弹托相对弹体动态分离过程进行了数值模拟,获得了非零攻角和侧滑角条件下弹托分离流场、六自由度运动参数以及弹体气动参数的变化情况。结果表明：在非对称来流的影响下,弹托分离流场呈现非对称性,引起弹托受力不均匀,从而导致弹托非对称、不同步地飞离弹体,加大弹体受到的扰动,最终降低弹丸的射击精度和飞行稳定性。     

4卡瓣APFSDS弹的脱壳扰动与密集度

用３、４卡瓣前杯型弹托结构的２５ｍｍ ＡＰＦＳＤＳ弹，在中间弹道靶道中进行射击试验，利用正交多站火花阴影照相系统，得到这两种弹托脱壳过程的时序阴影照片，分析它们的脱壳性能和弹体扰动，并结合密集度试验。表明４卡瓣弹托能明显地减小脱壳扰动，从而提高，从而提高密集度性能。     

基于锥膛炮的弹丸弹裙膛内阻力研究

针对锥膛炮炮膛和弹丸的结构特点,分析了锥膛炮直膛段弹丸后弹裙与膛壁之间摩擦阻力的变化过程和锥膛段弹丸弹裙高速冲击锥膛受到的挤压阻力变化过程;建立了弹丸弹裙膛内阻力数学模型;根据所建模型进行了编程计算,得出了弹裙膛内阻力-位移变化曲线、膛压-位移曲线和速度-位移曲线,计算结果与实验结果一致。研究结果可为锥膛炮内弹道设计和弹丸结构优化提供参考。     

APFSDS脱壳非对称性研究

本文根据已建立的非对称脱壳动力学模型,分析了各种干扰因素的影响规律,给出了各种干扰因素的估算方法,并根据一具体的脱壳弹脱壳过程的实验研究和数值模拟,研究了弹托脱壳非对称性的根源、发展规律及其对射击密集度的影响,其结果是满意的.     

弹托与弹丸有相互机械作用时的脱壳运动研究

给出了描述脱壳机械干扰期的运动方程，并在此基础上进行了模拟计算，其结果对于脱壳弹的设计具有一定的参考价值。     

新型有翼弹托脱壳机理研究

为了最大限度地减小脱壳弹弹托的消极质量，本文研究了一种新型有翼弹托结构，其质量比传统“马鞍形”弹托减小了1／4.文中分析了这种有翼弹托的脱壳机理，计算了其脱壳力，对该弹托的脱壳过程进行了数值仿真。最后对采用该有翼弹托的脱壳弹进行了靶场试验，结果表明，这种有翼弹托可以保证脱壳弹在炮膛内的闭气与运动稳定性，在出炮口后能够迅速、可靠地脱壳。     

尾翼稳定脱壳穿甲弹脱壳动力学过程的三维数值模拟

尾翼稳定脱壳穿甲弹(APFSDS)的脱壳过程对其飞行稳定性与效能具有非常重要的作用。为了描述脱壳过程中卡瓣与弹体之间的气动干扰以及卡瓣相对弹体分离的六自由度（6DOF）运动轨迹,基于流体力学控制方程与外弹道6DOF运动方程,利用动网格技术,对尾翼稳定脱壳穿甲弹弹托在气动力和重力作用下相对弹体分离的三维流场进行了数值模拟,得到了不同分离阶段的流场特性与各卡瓣、弹体气动系数随时间的变化曲线,揭示了弹托分离过程中,卡瓣与弹体之间的激波与气流在不同分离阶段的相互作用过程。耦合6DOF方程计算了各卡瓣的运动轨迹与相应的气动参数,计算结果与文献［15］实验结果相符,表明数值模拟空气动力学与飞行力学相互耦合的控制方程是一种研究尾翼稳定脱壳穿甲弹脱壳动力学过程的新方法。     

高等均值法和有限元法相结合计算穿甲弹的可靠性

高等均值法是在隐式极限状态函数下计算结构可靠性的有效方法.本文结合高等均值法和有限单元法对大长径比尾翼稳定脱壳穿甲弹进行了可靠性分析,考虑了载荷和材料性质的随机性、弹托和弹芯之间的配合间隙(或过盈),得出了合理结果,并提出了进一步提高强度、可靠性的建议.     

关于脱壳穿甲弹弹托材料发展方向的探讨

穿甲弹从同口径到次口径、从钢质弹身材料到高密度钨、铀合金弹身材料的发展变化 ,使穿甲威力产生了两次飞跃。在长径比和弹身材料密度的进一步发展受到限制时 ,研究弹托材料 ,减少消极质量将是穿甲弹的又一次飞跃。本文介绍了几种新型弹托材料的发展和应用。     

隐身弹丸的弹底托分离技术设计

为了实现弹丸对炮位侦察校射雷达隐身,以达到提高炮兵战场生存能力的目的,研究了外形隐身技术和材料隐身技术。针对弹丸表面2条铜弹带和闭气环槽的雷达波散射较强,不符合外形隐身设计规范的问题,研究设计了弹底托,将弹底托与隐身弹体之间用铝制螺栓连接。隐身弹丸发射出炮口后,弹底托迅速脱离弹丸,从而实现弹丸外形隐身。基于弹底托结构设计了全隐身弹丸、全膛半隐身弹丸、有船尾的全膛半隐身弹丸,并进行了试验验证,用以检验弹底托分离的性能以及隐身弹丸对雷达的隐身效果。试验结果表明:弹底托能够迅速、可靠地完成分离动作,保证了全隐身弹丸和全膛半隐身弹丸的隐身性能; 带有铜弹带和闭气环槽的有船尾的全膛半隐身弹丸的隐身性能不佳。