射击频率对金属风暴武器系统内弹道性能的影响

针对金属风暴武器的特点,描述了金属风暴武器系统内弹道物理过程,以发射某枪弹为例,讨论了射击频率的变化对金属风暴武器系统内弹道性能的影响规律。研究结果表明射击频率越高,前发弹与次发弹之间的内弹道耦合现象越强烈,并会影响到弹丸出膛口参数和射击精度。     

序贯装药金属风暴武器内弹道的两相流模型及数值模拟

建立了序贯装药金属风暴武器的轴对称二维两相流内弹道计算模型,数值模拟了不同发射情形下该武器的各发弹的内弹道过程。计算结果表明：采用12.7 mm的序贯装药金属风暴武器发射弹丸时,膛内的二维效应不明显;对于同一装填位置的弹丸,发射频率越高,最大膛压越高,弹丸初速越小。     

CTVD算法在金属风暴武器内弹道中的应用

针对金属风暴武器系统内弹道过程复杂的特点,建立了一维两相流模型,引入计算效率高的CTVD新算法,计算并详细分析了强耦合发射、弱耦合发射及非耦合发射情形下的内弹道过程,获得了膛底压力、弹丸速度随时间的变化规律.结果表明,发射频率越高,最大膛压越大,弹丸初速越小;在不考虑耦合效应的影响下,弹丸的装填位置越靠后,初速越大,最大膛压只受启动压力的影响,与弹丸的装填位置无关.     

金属风暴武器耦合内弹道选药试验分析

介绍了用平均膛压、弹底压力和膛底压力描述的金属风暴耦合内弹道方程、耦合内弹道次要功系数,以及用绝热方程描述的火药气体后效期。分别在同装药量和优化装药结构条件下,计算典型耦合内弹道参数,并解释其物理现象。证明斯鲁哈斯基公式不适用于耦合内弹道选药计算,需要利用耦合内弹道程序修正药量。     

弹底压力测试技术

压电型压力传感器具有加速度效应,通过对其加速度效应测试的研究有助于弹丸膛内弹底压力数据的处理分析。压力传感器与加速度传感器同时安装在记录仪中,将记录仪安装在马歇特锤上进行了5 100g的冲击实验。对比压力传感器与加速度传感器的响应曲线,压力传感器的低频响应与加速度响应相关系数达到89.7%。采用膛内的加速度响应曲线修正弹底压力后,其峰值与膛底压力峰值相比误差为0.5%。     

某大口径火炮弹丸卡滞的内弹道计算与分析

针对某次膛炸事故,从经典内弹道和一维两相流内弹道两个方面建立了弹丸卡滞的内弹道数学模型,并进行了计算与分析。经典内弹道计算结果认为,在弹丸发生卡滞时刻,大部分发射药已燃烧,膛压曲线处于下降阶段,弹丸卡滞后,膛压虽有一定程度的上升,但膛压上升幅值并不大。一维两相流内弹道计算结果认为:弹丸卡滞时,膛底压力明显处于下降阶段,而弹底压力则在峰值附近,当弹丸突然停止运动后首先引起弹底压力骤升,上升幅值超过50%,压力波从弹尾向膛底传播引起膛底压力上升,压力波到膛底后反射,又向弹底传播,形成膛内压力的剧烈震荡,且压力波整体上呈振荡收敛趋势。     

"金属风暴"武器耦合内弹道特性分析

分析了“金属风暴”武器与普通火炮在内弹道特性方面的不同点；建立了“金属风暴”武器的内弹道方程，并定义了耦合次要功因数和动力耦合因数，描述了单管内串联各发弹之间的耦合作用；利用计算实例定量分析了内弹道耦合特性；提出了设计、研究和试验测试的建议。     

“金属风暴”武器耦合方程在强度试验中的应用

介绍了“金属风暴”武器耦合现象，并对其理论进行描述，计算了典型“金属风暴”武器的发射过程．结果表明：较高的射速将造成各发弹之间严重耦合，而降低射速则可以减小耦合作用，探讨了用减小发射间隔时间提高第2发及以后各发子弹的膛压，并进行了身管、弹体的强度试验．     

弹丸挤进过程的测试与研究

本文提出了一种用于短身管火炮上测量弹丸挤进过程的测试系统,讨论了弹丸挤进规律的测试技术问题.该系统采用在弹头安装传感器的直接引线弹底测压技术,成功地测出了弹底压力,并利用“接触法”和“测压法”二种方式同时测出了挤进压力.实验结果表明,动态挤进压力比经典弹道传统概念大得多。     

基于加速度修正的弹底压力存储测试方法

针对弹底压力测试中,压电式压力传感器的加速度效应影响测试精度,提出了基于加速度修正的弹底压力存储测试方法。该方法利用锤击试验获得了压电传感器响应与加速度成线性关系,从而求得加速度效应灵敏度系数来修正实测中的弹底压力值。实验表明:膛内过载高达上万g,由加速度效应产生的影响不可忽略,通过采用获取压电传感器的加速度值修正其加速度效应的方法可以有效排除加速度效应的影响。     

具有二次加速功能的三药室发射装置实验研究

提高初速是身管武器技术永恒的研究主题。提出了一种具有二次加速功能的三药室发射装置工作原理,对其发射进行了实验研究。该装置特点是在身管上离主药室一定长度的水平位置,增加两个辅助药室,弹丸通过辅助药室入口处时,弹后高温、高压火药燃气点燃辅助药室装药,辅助装药燃烧产生的气体可减缓弹后空间压力下降,使弹底维持较高压力,达到弹丸二次增速目的。发射实验结果表明,该装置在不显著增加膛压的情况下,比单药室发射时平均初速提高15%左右,对工程防护终点弹道效应实验研究具有参考价值。     

一种平衡抛射单兵反装甲武器发射装药低温发射安全性分析

发射膛炸的概率是评估武器使用安全性的重要性能指标。旨在研究某平衡抛射的单兵反装甲武器发射装药的发射安全性评估方法。分析了该武器系统的低温内弹道性能,建立了一种预测膛炸事故概率的方法,通过统计推断其低温最大膛压服从三参数Weibull分布,计算了其发射装药引起膛炸事故的概率。结果表明该武器发生膛炸概率较大,并通过改进消除了膛炸隐患。建立的膛炸概率预测方法可用于平衡抛射单兵反装甲武器、迫击炮、无坐力炮等武器的发射安全性分析。     

一种新型电击子弹

设计了一种新型电击子弹,提高了电击枪的环境适应能力,解决了只能有限次发射和发射后引线回收困难等问题.采用信号手枪作为新型子弹的发射装置,节省了发射枪的研发成本,可促进电击枪这一类典型非致命武器在反恐维稳行动中的有效应用.     

身管烧蚀磨损条件下弹体发射强度数值模拟

为研究身管烧蚀磨损对弹体发射强度的影响规律,建立了烧蚀磨损身管与弹丸的弹炮耦合有限元模型和内弹道数学模型。采用内弹道方程与弹炮耦合有限元模型双向求解算法对内弹道方程进行求解,试验与算例的对比结果验证了模型的正确性。以弹丸挤进时刻、最大膛压时刻、弹体与身管碰撞时刻的临界状态应力为表征量,分析了弹体发射强度随身管烧蚀磨损量的变化规律。结果表明,严重磨损工况相对于正常身管工况,前2个临界状态应力值分别降低了19.4%、12.5%,第3个临界状态应力增大了149.2%。由此可知,随着烧蚀磨损量增大,弹丸挤进时刻、最大膛压时刻的临界状态应力对发射强度影响度在降低,而弹丸与身管碰撞临界状态应力成为影响弹体结构发射强度的主要因素。     

小口径步枪弹头后效期运动特性试验与数值研究

开展弹头在膛口流场运动特性的研究,在准确理解膛口气流对弹头作用以及提高武器射击精度方面都具有重要意义。以某发5.8 mm口径步枪弹为例,提出了结合高速摄影与阴影照相法,对弹头在膛口流场运动特性进行了试验研究。以试验测试膛压数据为依据,运用耦合内弹道的计算流体力学方法研究弹头在膛口流场中的受力和运动规律。试验结果表明,采用所设计的试验方案可以捕捉到后效期清晰的流场变化和弹头运动。数值计算研究发现：弹头在膛口流场中的运动并非全程加速,冠状气团和火药核心射流的作用是弹头速度变化的主要原因;在轴向力转变时刻,弹头底部仍存在弹底激波。     

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。     

内膛损伤枪管对内弹道性能和弹头出膛状态的影响研究

为研究大口径机枪内弹道性能和弹头出膛状态受内膛损伤的影响规律,探究内膛损伤导致枪管寿终的关键因素,对某12.7 mm重机枪进行了系统的寿命试验。分析获得了该枪枪管内膛损伤的主要形式及其随射弹数增加在枪管轴向的分布及演化规律,在此基础上建立了精确的不同寿命阶段内膛损伤枪管的弹-枪热力耦合有限元模型。采用Fortran子程序实现了内弹道过程与显式有限元方法的迭代数值求解,获得了12.7 mm弹头内弹道性能及出膛状态等随内膛损伤发展的变化规律,将数值模拟结果与寿命试验数据进行对比验证了弹-枪耦合模型的准确性。仿真结果表明:弹头出膛时的扰动量、转速的下降量以及表面形貌的改变量等随枪管射弹数增加而增加,在身管寿命后期表现尤为明显;弹头出膛状态的改变是导致该枪枪管寿终的主要原因。研究结果对进一步分析内膛损伤引起的弹头外弹道性能退化行为,实现从内到外完整地分析枪管寿终机理具有重要意义。     

考虑火炮身管后坐的内弹道两相流数值仿真方法

为准确计算火炮内弹道两相流动力学各参量以及膛内弹丸的运动规律,提出一种内弹道两相流动力学与 火炮发射动力学耦合计算的仿真方法。对经典内弹道、不考虑后坐运动的内弹道两相流以及耦合计算得到的内弹道 参量变化规律进行分析,耦合计算得到的膛压及初速与实验值吻合良好。分析基于经典内弹道理论和耦合算法得到 的弹丸运动规律,耦合算法能够得到反映膛内弹丸实际运动变化规律的结果,表明该方法可为内弹道和发射动力学 准确计算提供参考。