水下枪械内弹道分析及其理论建模

简述了水下枪械发射技术的特点，阐明了水下枪械内弹道与常规枪械内弹道之差异，建立了水下内弹道模型，以“弹丸和管内水柱”为受力体建立了适合于水下枪械内弹道计算的理论模型，并进行了数值模拟计算及实验验证，还通过大量计算讨论了水下内弹道设计应注意的几个问题．     

水下炮内弹道分析与数值仿真

为提高火炮在水下发射的初速，水下炮炮口设有挡水板，发射时挡水板改变了膛内弹丸的受力状况。通过水下炮发射时弹丸膛内的受力分析，考虑射弹前方压缩空气形成的激波压力，结合经典内弹道理论，建立了水下炮内弹道模型。以某口径水下炮发射为例进行了数值仿真，得到水下炮的膛压和速度曲线，与传统火炮对比，变化趋势基本一致，但膛压略有增大，初速有所减小；仿真还得到水下炮弹前激波压力曲线，仿真结果与实验结果吻合。     

一种枪械射弹散布预测方法

为了在设计阶段预测枪械的射弹散布,缩短研制周期,提出了一种基于协同仿真模型的枪械射弹散布预测方法。通过枪械随机内弹道模型、弹/枪相互作用模型和外弹道模型之间的参数传递,构建了枪械协同仿真模型。将随机内弹道模型计算得到的随机膛压变化值传递给弹/枪相互作用模型,使弹丸出膛时的质心初速偏角发生变化; 再将初速偏角值传递给外弹道模型,得到相应的射弹散布。仿真结果表明:弹丸质心速度的横向偏角较小,但纵向偏角最大可达到0.21°; 该协同仿真法得到的100 m立靶处射弹散布与实弹射击结果相比,误差小于13%,验证了该枪械射弹散布预测方法的准确性。     

锥膛炮内弹道建模与仿真计算

为了解决锥膛炮内弹道的建模仿真问题,在经典内弹道理论基础上引入了有限元分析方法和修正次要功系数方法。根据锥膛炮炮膛和弹丸的结构特点,将锥膛炮的内弹道过程分为第一直膛时期、锥膛时期和第二直膛时期。在运用LS-DYNA软件对锥膛时期弹丸裙环变形进行有限元分析的同时,结合MATLAB软件对其内弹道进行了建模仿真,得出了该锥膛炮内弹道时期膛压—时间曲线、速度—时间曲线。通过与全直膛炮的内弹道计算结果和试验结果比较,证明了所给方法的可行性。     

基于全膛烧蚀磨损特征的火炮内弹道仿真研究

为提高烧蚀火炮内弹道仿真精度,在文献\[1\]火炮烧蚀内弹道理论基础上,保持火药几何燃烧定律、火药燃速定律和体现起始部膛线烧蚀的弹丸起动压力方程不变,通过对变炮膛截面积、变药室容积、弹后烧蚀容积增量等全膛烧蚀磨损特征的分析和计算,建立体现全膛烧蚀的弹丸运动方程和内弹道基本方程,从而建立烧蚀磨损内弹道模型。借鉴经典内弹道诸元解算方法,导出烧蚀磨损内弹道模型解算方法。以某火炮试验数据为例进行仿真烧蚀磨损内弹道计算,仿真结果表明：初速仿真值与试验值误差为0.9%,能够满足火炮工程实践3%的仿真误差要求;仿真精度优于文献\[1\]的火炮烧蚀内弹道方法,证明了所建立的烧蚀磨损内弹道模型和诸元解算方法是正确的,可用于烧蚀磨损火炮身管寿命预测。     

多孔药高低压室内弹道仿真与计算

为了准确对多孔发射药高低压室内弹道进行仿真计算,对高低压室内弹道的主要方程进行推导,建立了多孔发射药高低压室内弹道仿真模型。应用该模型对某40 mm低速榴弹内弹道进行仿真计算,获得了燃气压力、弹丸速度、弹丸过载等内弹道性能曲线。通过计算值和实测值一致性比较,验证了该数学模型的正确性,为多孔药高低压室发射装药结构设计提供了理论依据。基于Simulink仿真计算的方法,为可靠计算复杂的高低压室内弹道方程提供了一种简便的途径。     

迫击炮弹外弹道辨识方法

根据—维射程修正技术与迫击炮弹特性，提出了一种新的弹道辨识方法，即通过弹丸初速和弹道上最小速度值来确定弹丸射程。仿真结果验证了该方法的可行性和正确性。     

引信设计用火炮内弹道曲线的Logistic经验公式

为了便于炮弹引信后坐运动机构的分析和计算,能使引信工作者只根据身管长度和炮口速度等少量参数就能获得弹丸膛内加速度近似曲线,运用Logistic函数拟合火炮内弹道的位移-时间曲线和速度-时间曲线,再对拟合得到的速度-时间曲线求导便得到了弹丸膛内加速度近似曲线.对76种制式火炮弹药内弹道曲线拟合结果进行分析和处理,得到具有普适意义的引信设计用火炮内弹道曲线的Logistic拟合经验公式.Logistic经验公式所拟合的弹丸膛内加速度曲线虽不如传统的余弦简化法和直线简化法拟合精度高,但为连续函数,形式简单,所需参数也少,便于在引信设计计算中应用.     

多联装内弹道仿真分析

文中通过建立多联装内弹道数学模型．仿真分析了不同点火间隔的情况下，每发弹丸的初速、内弹道时间、膛压的变化规律。对多联装内弹道设计有一定的参考价值。     

高低压室发射弹丸内弹道仿真与试验研究

为了研究高低压室发射弹丸过程中内弹道的参数设计问题,采用经典内弹道理论,结合高低压室发射特点,建立了高低压室发射弹丸内弹道仿真计算模型,设计了一种高低压室发射系统试验装置,对不同喷口大小情况下的高低压室发射弹丸内弹道进行了试验研究,将仿真计算结果与试验结果进行了对比分析,验证了仿真计算模型的合理性。应用该仿真模型分析了高低压室内弹道工程设计中的发射药弧厚、破孔压力、弹丸启动拉力等因素对内弹道性能的影响。研究表明:高压室喷口大小对高压室压力和弹丸初速影响较大,减小喷口半径在一定程度上可以降低火药的能量损失; 发射药弧厚对高低压室内弹道性能影响较大,随着弧厚的增加,高低压室压力降低,弹丸出炮口速度降低; 破孔压力对高低压室内弹道性能影响较小,但应满足高压室内发射药的点火压力要求; 弹丸启动拉力主要影响低压室内压力和弹丸初速,与高压室的压力基本无关。研究结果可为高低压室内弹道结构设计和装药设计提供参考。     

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.     

基于多层发射药内弹道模型的软件设计与实现

建立了多层发射药内弹道模型,并以该模型为基础,采用MATLAB程序语言进行软件开发,介绍了软件体系的结构和程序流程,并用模块化思想提高软件的可扩展性和重用性;利用编制的软件对多层发射药内弹道过程进行仿真模拟计算,并将模拟计算结果与30 mm口径火炮的内弹道性能实验结果进行对比;结果表明:采用本模拟计算软件所得计算结果与试验结果吻合,具有较好的一致性,为多层发射药的内弹道性能研究以及发射药装药设计提供理论参考依据。     

固体随行装药内弹道模型及数值模拟

随行装药点火燃烧在整个火炮内弹道过程中具有独特性，有必要开展随行装药内弹道过程的理论研究，为工程应用提供理论指导。采用包容式固体随行装药方案，利用新研制的点火延迟机构，考虑了弹丸的变质量问题。在实验的基础上，建立了固体随行装药的内弹道零维模型，并与常规装药进行了对比，预测了弹后空间特征参数的变化规律。采用模型编写的计算软件计算结果与30mm弹道炮的实验结果进行比较可以看出，计算的P-t曲线与实测的P-t曲线具有较好的一致性。建立的数学物理模型的处理方法行之有效，可以用来指导随行装药的设计。     

库存弹药内弹道性能检测方法研究

论述了在没有标准弹和弹道炮的情况下,如何对库存弹药实施内弹道性能检测.通过对传统的检测方法的分析、研究,提出一种新的库存弹药检测方法.该方法不依赖传统的标准弹和弹道炮,通过发射前对火炮身管内径变化量的测量,可以确定在弹药检测中由火炮自身所引起的系统误差.对该主要误差进行修正,对其它次要误差通过制定规程严格控制,使其减小到最小,以取代传统当日修正量的修正方法.本文还以某加榴炮为研究对象,就实现新的库存弹药检测方法的技术途径及实施过程进行了分析和论证,最后给出具体的实施方法.     

模块装药的内弹道分析

压制火炮中 ,模块装药以其模块化的装药结构特征及模块材料参与发射过程的装药组成特征 ,不同于传统的装药方式 .本文以模块装药的弹道试验及弹道计算为基础 ,分析发射过程中 ,模块化的传火及装药结构 ,高燃烧猛度的模块材料对弹道性能、弹道安全性的影响 ,分析模块材料低爆温特征及质量跳动对身管烧蚀性及弹道稳定性的影响 ,反映模块装药的内弹道特征     

两节筒航空座椅弹射机构的内弹道模型

航空座椅救生弹射弹是飞行员应急离机的理想装置.该文在枪炮内弹道的基础上,结合航空座椅弹射机构的特点,对两节筒弹射机构的内弹道模型进行了探讨,并对向上弹射和向下弹射均作了考虑,经对几种制式弹的计算,结果都十分理想.     

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.     

膨胀波在火炮膛内传播规律的捕捉计算分析

为了准确获得膨胀波在火炮膛内的传播规律,根据膨胀波火炮的发射特点,分析了膨胀波火炮发射过程中膛内复杂波系的组成及传播特性.利用膨胀波在燃气介质中的传播特性,结合膨胀波火炮两相流内弹道方程,给出了膨胀渡在火炮膛内传播速度的求解方法.通过对膛内压降传递规律的捕捉计算和试验比对,较准确地获得了膨胀波在膛内的传播规律,为火炮系统膛内波动效应的研究提供了一种可行的求解方法.     

再生式液体发射药火炮中内弹道参量时空分布的数值解析

利用建立的再生式液体发射药火炮两维多相流数值模型，以３７ｍｍ液体发射药火泡为对象，对其内弹道参量的时空分布规律进行了数值解析，并与相关实验结果进行了比较分析。首次给出了再生式液体发射药火泡中液注扩展，气相速度、气相压力和气相温度的时空分布规律，深入揭示了内弹道过程的发展特征。     

再生式液体发射药枪设计与弹道计算

介绍了１２．７ｍｍ再生式液体发射药枪的设计，给出了贮液室与燃烧室实测压力曲线，提出了包括活塞运动与液体喷射之间耦合关系及贮液室内液体惯性的内弹道计算模型。