堵孔钝感高能叠氮硝胺发射药的性能

为了解决高能叠氮硝胺发射药燃烧渐增性欠佳及低温感效果较差的问题,采用高分子复合材料堵孔和含能复合材料钝感的两步法工艺,制备了3种内孔被高分子复合材料形成的“塞子”封堵、表面被钝感的钝感高能叠氮硝胺发射药(本研究称之为堵孔钝感发射药)。采用爆热和密闭爆发器试验,研究了堵孔钝感发射药的能量性能及静态燃烧性能。结果表明,与空白药相比,随着堵孔材料及钝感材料含量的增加,3种堵孔钝感发射药WCBF-1/18、WCBF-2/18和WCBF-3/18的爆热分别下降2.6%、3.6%和4.3%,燃烧渐增性增强且燃烧渐增性因子Pr值由0.471分别提高到0.552、0.563和0.576。3种堵孔钝感发射药WCBF-1/18、WCBF-2/18和WCBF-3/18的高温相对燃烧活度温度系数的绝对值均值分别为2.87%、1.89%和1.56%,相较于空白药均有所下降,表明堵孔钝感发射药高常温区间内低温感效果好。     

基于ADAMS的冲锋枪动力学仿真分析

针对某型冲锋枪射击时的动态特性,分析相关零件运动的合理性。基于多刚体动力学理论,利用UG、ADAMS等软件建立冲锋枪的虚拟样机模型,对冲锋枪进行包括击发、推弹入膛、后坐、抽壳、抛壳等两连发射击过程的动力学仿真分析,得到关键零部件在整个运动过程中的位移和速度随时间变化曲线。将数值仿真结果与试验数据进行对比,结果表明：该模型是正确可行的,为进一步的样机校核及优化奠定了基础。     

直写打印硝化棉基内嵌多方孔发射药及其性能

针对传统工艺无法制备复杂结构发射药的问题,为探索提高发射药燃面渐增性新途径,采用3D直写打印技术,设计并打印了具有较高燃面渐增性的硝化棉基内嵌多方孔发射药。对3D打印的硝化棉基内嵌多方孔发射药进行了定容燃烧和内弹道性能表征。结果表明,以硝化棉、含能增塑剂和溶剂配制的浆料为打印物料,打印的硝化棉基内嵌多方孔发射药符合设计的燃面渐增性燃烧预期;受打印针头直径、溶棉比、醇酮比、溶剂挥发速度等因素的影响,直写打印的发射药设计尺寸和实际尺寸有一定偏差;12.7 mm机枪弹道初步试验表明,内嵌多方孔NC-120发射药和制式D-4/7混合装药16 g,装药比例1∶1时,膛压为314.2 MPa,射击初速为854.1 m·s^-1,实现了直写打印内嵌多方孔发射药在膛内正常、稳定燃烧,达到了与制式发射药相似的水平,但充分利用直写打印内嵌多方孔发射药需要进一步优化设计药形、弧厚、内外层弧厚匹配等参数。     

某大口径火炮发射弹丸启动压力研究

火炮发射时火药燃气压力将弹丸挤入炮膛,适当的挤进阻力能够减小初速或然误差、提高弹道一致性,是复杂的力学与火药燃烧耦合的过程。经典内弹道理论提出了启动压力假设,当火药燃气平均压力高于启动压力时弹丸开始运动,该假设导致启动压力物理含义不清楚、数值难以确定。本文以弹丸挤进过程和经典内弹道假设为基础,建立了弹底压力冲量与弹丸直线运动动量之间的数学关系,提出了弹底压力的冲量、截尾冲量与虚拟弹丸动量的关系。由于弹丸运动方程的积分形式更能反映出启动压力所具有的冲量物理意义,由此提出了一种确定弹丸启动压力的计算方法。以某大口径线膛火炮发射某榴弹为例,建立了弹丸挤进过程仿真模型,使用光滑粒子流体动力学法对某装药条件下弹带挤进过程进行了模拟,得到了挤进阻力和弹丸运动位移、速度等参数,采用本文提出的数值方法计算了等齐膛线和渐速膛线时弹丸启动压力。在以最大挤进阻力为特征点时,不同膛线形式对启动压力的数值有一定的影响,等齐膛线工况时的启动压力较渐速膛线时的启动压力略大。     

预制刻槽增面燃烧发射药的原理与实验验证

为获得发射药能量释放渐增性及其多维度调节控制方法,根据内弹道学原理,提出预制刻槽增面燃烧发射药,建立了其燃烧过程的物理、数学模型,推导了气体生成猛度-已燃质量分数（Г-Ψ）关系,论述了其能量释放渐增性及多维度调节控制原理,提出了预制刻槽发射药的工艺实现方法。设计了一种中心开孔式预制刻槽发射药结构,制备了不同刻槽数、不同长径比的发射药试样。采用密闭爆发器试验对其燃烧性能进行测试与表征,并与七孔发射药、七孔包覆药进行对比分析。试验结果表明：制备的预制刻槽发射药具有理论设计的燃烧渐增性,对比七孔发射药其动态活度增量ΔL值提高了2倍,最大动态活度与起始动态活度的比值L_m/L₀提高了24.4%,最大动态活度对应的相对压力值B_m增加了32.4%,燃烧渐增性优于七孔发射药,可以达到七孔包覆药的渐增效果。     

高炮对空中虚拟静态目标射击精度试验方法

高炮武器系统毁歼概率的计算需要测试连发射击时各发弹丸射击误差的相关性。为满足毁歼概率试验中对射击误差时间特性的测试需求,针对如何测试速射高炮各发弹丸的射击误差相关性的问题,采用真引信实弹对空中虚拟静态点目标射击,用光电经纬仪交汇测量弹道坐标,计算弹道与空中虚拟靶目标的相交坐标及相交时刻,确定射击误差和相关系数,建立了一种高炮对空中静态点射目标射击精度试验方法。在多型高炮试验中的应用表明,该方法可以满足鉴定试验中对射击误差和误差相关性的测试要求,同时提高了试验安全性,降低了试验实施(协调)难度,加快了试验进度。     

座圈晃动对火炮高低机仿真结果的影响研究

在传统的火炮设计及仿真过程中,通常假设部件之间为理想约束,认为座圈等结合部的轻微晃动对整体结构的影响很小,可以忽略。但采用这种方式对某大口径火炮的高低机进行动力学仿真时,发现仿真结果与射击测试结果完全不符。为研究问题原因,改进仿真方法,提高仿真对设计的指导意义,通过分析高速摄像拍摄到的火炮射击过程,依次考虑炮塔变形和座圈晃动的影响,在RecurDyn中进行动力学计算,将炮塔作为FFlex柔性体;再使用ABAQUS计算座圈的变形及晃动情况,并根据该计算结果,在RecurDyn中用弹簧阻尼单元模拟座圈的晃动。计算结果表明,将炮塔考虑为柔性体后,仿真结果仍不与测试结果相符,但考虑座圈的晃动之后,仿真结果与测试结果能够较好吻合,误差可控制在15%以内。根据该仿真结果,对火炮进行改进,射击过程中闭锁平衡机的油腔可有效提高火炮的射击稳定性。     

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。     

爆炸螺栓捕获器设计及捕获可靠性研究

针对大质量机动再入飞行器和高载荷条件,提出一种爆炸螺栓捕获器设计方案,并对爆炸螺栓的分离捕获过程进行了仿真计算;设计了可捕获可靠性试验,利用空气炮模拟爆炸螺栓分离冲击;通过高速、低速边界捕获试验,对捕获可靠性进行了评估。结果表明:捕获器设计方案及仿真计算正确,单个捕获器的捕获可靠度达到0.9999。     

发射药等离子体点火与常规点火性能的比较

为研究等离子体点火与传统点火方式在点燃发射药机理方面的主要差别,利用等离子体点火中止燃烧装置,分别在等离子体点火和常规点火(黑火药及2/1樟)条件下,测得了太根药、单基药及硝胺药等发射药的燃烧中止压力-时间曲线.研究了等离子体点火方式下电能的输出曲线和作用过程特点;计算了不同点火方式下的点火能量;分析了发射药的点火方式对点火延迟时间的影响.结果表明,等离子体高能粒子射流的温度、能量、压力及速度等相关参数在喷孔的轴向和径向呈衰减分布.与传统的点火方式相比,等离子体点火方式能在较低的点火能量下缩短点火延迟时间.