发射药药型结构对燃速测试结果的影响

为了研究药型结构对发射药燃速测试结果的影响,以高能硝胺发射药为研究对象,采用密闭爆发器燃烧实验和数据处理的分析方法,研究了4种药型及其不同内孔长径比发射药的燃速特性及其变化规律;采用中止燃烧实验研究了发射药内孔长径比对侵蚀燃烧的影响,并与太根发射药对比研究了燃速特性对侵蚀燃烧的影响关系。结果表明,多孔药的燃速压力指数明显小于单孔药,在内孔长径比相同的条件下,随着发射药内孔数量的增加,正比式燃速系数减小,燃速压力指数减小;在药型相同的条件下,随着内孔长径比增大,发射药侵蚀燃烧现象加剧,正比式燃速系数增大,燃速压力指数减小;燃速较高的发射药,侵蚀燃烧现象对燃速参数测试结果的影响更大。     

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。     

发射药燃速压力指数对火炮内弹道的影响

为研究新型高能发射药的内弹道性能,采用经典内弹道数学模型理论模拟了发射药的燃速压力指数对火炮内弹道性能的影响.结果表明,发射药燃速压力指数的大小及其随压力的变化规律对内弹道性能有很大的影响,对于燃速压力指数随压力升高而减小的新型高能发射药,可获得较高的内弹道示压效率,降低膛压和弹丸初速对发射药装填条件的敏感性.采用传统的平均燃速压力指数来预测该类发射药的内弹道性能,将出现明显的偏差.     

管状发射药内孔侵蚀燃烧与流动特性

为了研究管状发射药内孔侵蚀燃烧及气体流动的特性,建立了考虑管内气相区域、管外的气相区域和固体火药区域的密闭爆发器内弹道模型。通过数值模拟结果与文献实验数据比对,验证了该密闭爆发器内弹道模型与计算方法的准确性。在此基础上,分别讨论了不同火药长度、内径和装填密度对内孔侵蚀燃烧的影响,结果表明,内径d=0.56 mm、长度l=50 mm管状药、已燃百分比0.016≤ψ≤0.8范围内,孔内外最大压力差由1.23 MPa增加至2.00 MPa,端面最大气体速度由430 m·s~(-1)减小至200 m·s~(-1),端面最大的侵蚀燃烧系数由1.98下降至1.10,内孔侵蚀燃烧临界点由距离对称面7 mm处移动到20 mm,侵蚀燃烧面积减小65%;燃通比是影响内孔侵蚀燃烧的重要因素,燃通比小于71.4时侵蚀燃烧不发生;随长度增加、内径减小即随燃通比增大,侵蚀燃烧强度变强,燃通比大于142.8时侵蚀燃烧非常明显;当装填密度增加时,端面气体最大速度和侵蚀燃烧系数有微弱减小,而管内外气体压差增加明显。     

某新型发射药在身管附加装药中的应用研究

为研究身管附加装药的类压力平台增速效应,采用了在弹道枪炮身管上安装附加药室的试验装置。其主药室装药采用6/7-XDGZB高能硝胺发射药,附加药室装药采用4/1-XDZJ高能发射药。密闭爆发器试验和内弹道试验结果表明:6/7-XDGZB发射药具有起始缓燃性,4/1-XDZJ发射药具有速燃和渐减燃烧特性,两者配合在膛内燃烧,在最大膛压基本保持不变的情况下,初速从空白装药(传统的单一装药,没有附加装药)的981m.s-1提高到附加装药的1063m.s-1,提高了82m.s-1,增幅为8.4%,示压效率由0.47提高到0.58。     

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。     

存在侵蚀燃烧的发射药高、低温内弹道性能研究

为研究存在侵蚀燃烧的发射药高、低温内弹道性能,分析了发射药初温变化引起的火药热焓变化及对侵蚀燃烧的影响,修正了常温发射药的侵蚀函数,得到了高、低温多孔药燃速的数学表达式,建立了多孔发射药高、低温内弹道数学模型。应用该模型对某大口径舰炮高、低温内弹道进行仿真,计算结果和试验值一致性较好。通过对比仿真研究可得结论:考虑火药热焓变化对侵蚀燃烧影响的多孔发射药高、低温内弹道仿真结果更接近试验值。     

横切棒状和包覆粒状发射药混合装药定容燃烧性能

为了研究横切棒状和包覆粒状发射药混合装药的定容燃烧性能,制备了9/19的横切棒状药和含有Ti O2的高分子阻燃太根7/19包覆粒状发射药,对不同混合配比的横切棒状药和包覆粒状发射药进行了密闭爆发器试验,测定了发射药在不同装填密度下的定容燃烧性能,研究了混合比对混合装药定容燃烧性能的影响规律,分析了横切棒状药和包覆粒状发射药共同燃烧相互作用。结果表明:装填密度对发射药混合装药定容燃烧性能产生影响,随着装填密度增加,侵蚀燃烧降低,燃烧渐增性增加。混合比例对混合装药燃烧渐增性产生影响,在装填密度为0.20 g·cm~(-3)和0.32 g·cm~(-3)条件下,横切棒状和包覆粒状发射药获得较佳燃烧渐增性的混合比例分别为4∶6和3∶7。横切棒状药和包覆粒状发射药混合装药燃烧的相互影响主要表现在燃烧前期,横切棒状药改善了包覆粒状发射药的点火;燃烧中后期,横切棒状药和包覆粒状发射药燃烧趋于独立。     

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。     

深钝感球扁药混合装药的势平衡理论模拟

应用势平衡理论及深钝感球扁药混合装药膛内实际燃烧规律,建立了某火炮球扁药混合装药的内弹道解法,以坡膛处测得的压力时间曲线为标准,利用势平衡理论内弹道方程进行了数值模拟,结果表明模拟计算曲线与火炮实测曲线基本一致.数值模拟的结果表明内弹道势平衡理论在本研究中提出的高装填密度装药系统中的应用是可行的,扩展了内弹道势平衡理论的应用范围.     

The Application of Erosive Burning to Propellant Charge Interior Ballistics

Erosive burning is a common burning phenomenon of the gunpowder with inner holes. The actual combustion law of the gunpowder with inner holes can be changed by erosive burning. Pressure difference between the inner and the outer of hole caused by loading density variation of the propellant charge makes erosive burning occur at inner holes during in-bore burning. The effect of erosive burning on burning speed of the propellant is studied by using the effects of flow rate, heat transfer and erosion of the combustion gas in inner holes on burlaing rate. The mathematic model of erosive burning of the propellant is established. The effects of the factors such as loading density, inner hole size and grain length on erosive burning and interior ballistic performance are analyzed . The method to improve the bore pressure for small charge mass and small firing range by erosive burning is proposed.     

序列堆积杆状药床微细孔道相间阻力特性研究

为了进一步提升火炮发射弹丸的炮口动能,传统粒状药由于其装填条件的制约,在很大程度上无法满足现代火炮的需求。杆状药以其优异的装填性能得到了广泛的关注,采用杆状药以序列形式进行装填,可以有效调高火药装填密度。对于花边形的多孔杆状药,为更好研究其内弹道性能,采用仿真计算分析其燃烧性能,此过程需要大量辅助方程以保证计算结果的准确性。其中,燃气在序列堆积杆状药床微细孔道内流动的阻力系数是两相流内弹道的重要参数。利用实验装置分别完成氮气在杆状药内孔、花边间隙及装填药床流动的阻力特性实验研究,测量孔道进出口压降以及流量,总结出相间阻力系数f与雷诺数Re与间的关系。在同等条件下,使用Fluent仿真软件对氮气在微细孔道的流动特性进行计算分析,与实验结果吻合较好。在验证此模型的合理性后,将氮气更换为杆状药燃烧生成的火药燃气,结果表明:随着雷诺数Re增大,阻力系数f不断降低,可以拟合出相应的无量纲关系式f(Re),为两相流内弹道计算提供基础。     

火药燃烧生成等离子体规律数值仿真研究

为了研究火药燃烧生成等离子体规律,分析了火药燃烧时的物理化学过程,建立了火药燃烧时生成等离子密度规律数学模型,并对火药燃烧时等离子体生成规律进行数值模拟仿真。将数值模拟的结果与试验结果进行对比,确定模型的正确性与可行性。利用所建立的数学模型,分析不同的装药结构参数对等离子体的影响,得到了等离子体密度变化的规律,为下一步提高等离子体生成浓度奠定基础。     

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.     

少烟富燃复合推进剂低压燃烧特性（英）

在0.1MPa到1MPa的低压范围内,实验研究了一系列特定的HTPB/AP富燃复合固体推进剂的燃烧特性。研究表明：高压、高AP浓度和较小的AP粒子尺寸能促进稳定燃烧,提高燃速和燃烧效率,降低点火温度。加入亚铬酸铜（CC）作为增速剂能提高整个压力范围内的燃速,加入6%CC可降低推进剂点火温度16%,燃烧效率可达96%,而没有添加CC的推进剂配方燃烧效率为31%~73%。研究表明,在极低的压力下Vieille燃速公式对此系列推进剂仍然适用。     

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%。     

研究粒状火药床对流燃烧过程的实验装置

用离子探针和压电传感器在高压燃烧器中对５／７，６／７，７／７火药床的对流燃烧过程进行了实验研究，成功地获得了火焰阵面曲线和火焰传播速度以及压力波传播和反射等现象，揭示了粒状火药床对流燃烧过程的燃烧机理，并研究点火强度，装填密度，火药尺寸等因素对燃烧过程的影响。实验结果对火箭推进系统和火炮膛内产生灾难性异常压力机理研究有实际意义。     

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%。