火工品高过载动态力学性能测试方法研究

采用Hopkinson压杆技术和装置测试了火工品高过载动态力学性能,通过改变波形调制器的材料、厚度和改变子弹长度可以控制速度脉冲的宽度,提高加速度脉冲的宽度.研究表明:引起破坏的加速度临界值不仅与加速度幅值有关系,而且与加速度脉冲宽度有很大的关系.采用间隔取点、速度平滑、加速度平滑及曲线拟合等方法可以使加速度的取值更加精确和可靠.运用LS-DYNA有限元进行模拟仿真,计算得到的加速度曲线与仿真结果相吻合.     

火工品动态着靶模拟仿真技术研究

本文采用分离式Hopkinson压杆(SHPB)技术和装置对火工品动态着靶进行模拟试验，建立了考核和评估火工品动态性能，包括安全性和可靠性的方法。并运用LS-DYNA进行了，计算机模拟仿真，计算与实测结果吻合。     

模拟导弹发射的空气炮启动带矢量转台离心机

针对离心机加速慢,无法准确模拟导弹加速度曲线上升沿等问题,设计了空气炮启动的带矢量转台离心机。利用空气炮助推的方式提高了角加速度,缩短了加速度上升时间,实现瞬间加速,同时用伺服电机带动矢量转台,抵消了空气炮的横向冲击力,模拟导弹的发射过程。实测结果表明:该离心机可在120ms内达到所需的加速度,控制精度达到±5%,较准确地模拟了导弹加速过程。该系统还可以推广应用于其他机械或电子部件进行加速度试验。     

子母弹抛撒内弹道建模及仿真

建立子母弹波纹管抛撒机构的抛撒内弹道数学模型,包括抛撒药燃烧、波纹管充气和各子弹运动的变化过程。利用数值计算方法计算该抛撒机构的内弹道性能,得到燃气压力、子弹速度和子弹加速度等性能曲线。仿真结果表明,抛撒结果与试验结果符合。     

基于AUTODYN的火工品爆炸冲击响应仿真分析

根据火工品爆炸冲击环境模拟装置的基本原理,采用AUTODYN数值计算软件,对火工品激励响应板爆炸冲击模拟装置进行了仿真研究。得到了不同位置的加速度时程曲线,将计算结果和试验数据进行了对比。结果表明,试验与计算结果吻合较好。通过前期仿真计算减少了试验调试时间与难度,降低了试验成本,提高了火工品爆炸冲击试验的精度,对高量级火工品爆炸冲击试验具有重要指导意义。     

特定条件下的可靠性试验信息熵

从成败型产品的可靠性试验信息熵、有裕度的高可靠性火工品可靠性试验结果的特殊性,研究了火工品在试验结果全部成功的条件下,可靠性试验信息量和可靠性试验信息熵的等效性,并用GJB6478-2008规定的方法评估了20种不同类型火工品的可靠性,结果均与大样本步进法评估结果一致。     

落球碰撞试验模拟火工品过载特性研究

建立了落球试验装置,并用该装置模拟了火工品发射时所承受的过载环境.通过落球碰撞试验得到了过载加速度随板厚和落高的变化曲线,以及过载加速度脉宽随板厚和落高的变化曲线;此外,应用有限元分析方法和ANSYS/LS-DYNA软件对落球过载环境进行了数值模拟,得到了火工品组件上(钢板)的过载加速度——时间曲线、应力分布图.结果表明,模拟结果与实际试验结果一致性较好,落球碰撞试验适用于模拟火工品发射时的过载环境,研究结果为落球碰撞试验装置的优化设计提供了参考和依据.     

火工品冲击试验

简述了火工品冲击试验的种类，详细介绍了规定冲击脉冲的试验方法及脉冲波形的选择，等效方法等，并对火工品的冲击试验条件作了介绍。     

基于微冲击开关的弹载测试仪

针对武器系统动态参数测试实验准备周期很长,而子弹内部空间狭小所能存放电池容量小,电池电量不能满足测试需求等问题,提出了基于微冲击开关的弹载测试仪。该测试仪改变以往为壳体开槽引线,实验前通过断线方式上电的方法,利用子弹发射瞬间的加速度为测试仪上电,避免了为壳体开槽引线以及装配过程中无意磨断上电线导致装置无法上电的问题。对微冲击开关进行抗冲击实验和空气炮实验,其可靠性得到验证,实验数据分析结果表明,测试仪能够很好地完成子弹发射过程中动态参数的采集存储。     

装填参数对大口径中心爆管式子弹抛撒速度影响

为研究大口径子母弹的抛撒机理,探讨了中心爆管式子母弹抛撒的几何模型;根据其结构特点,提出了燃气做功时子弹推力面积修正系数的计算方法,建立了内弹道抛撒模型并进行数值仿真,获得燃气压力、子弹速度和子弹加速度等内弹道性能曲线,采用正交试验法分析了抛撒药装药量、中心管炸裂压力及中心管药室容积对子弹抛撒速度的影响,结果表明中心管炸裂压力是最敏感的的影响因素,为中心爆管式大口径子母弹抛撒机构设计提供了依据。     

基于有限元分析的自动结弹技术研究

针对航弹装配效率低、质量不稳定等问题,基于高速自动装配及有限元分析等方法,对航弹装配技术进行研究。首先介绍了航弹自动装配系统的组成,然后采用高速自动插入技术对结弹机构进行设计,并基于有限元法对结弹过程中的弹塑性变形进行分析,最后对系统循环时间进行优化。分析结果表明：该系统能够提高航弹装配质量及生产效率,保证航弹装配生产的安全,实现了航弹高质量、高效率、安全的自动化装配。     

低侵彻陶瓷枪弹对航空有机玻璃的侵彻性能分析

为了改善常规枪弹杀伤过剩,在9 mm手枪基础上使用陶瓷枪弹进行试验,研究了陶瓷枪弹侵彻航空玻璃,并进行了结果分析。运用LS_DYNA有限元软件,对不同速度的低侵彻陶瓷枪弹侵彻航空有机玻璃进行数值模拟,对比弹头的破碎效果和对航空有机玻璃的毁伤效果,分析低侵彻陶瓷枪弹的破碎性能和对航空有机玻璃的侵彻威力。研究结果表明:低侵彻陶瓷枪弹具有良好的破碎性能,速度对低侵彻陶瓷枪弹侵彻航空有机玻璃的毁伤效果影响很大,存在充分发挥低侵彻陶瓷枪弹能力的速度区间。     

几种典型炮口初速测试方法比较

以国内外当前几种典型的炮口初速度测量方法为基础，对各种测试方法进行了比较分析。根据当前炮口初速测量方法的研究现状，提出该领域的发展方向。     

炮射气球滞空平台空中快速充气技术研究

气球空中悬浮时间长、状态稳定,比降落伞悬浮具备更多优点。在炮射悬浮弹的应用上,在有限的弹腔容积和较高的抛射存速条件下,气球悬浮却很难实现,其关键是要求气球必须在抛射后空中快速充满气、达到稳定状态。在此设计了一种结构简单、控制方便的快速充气方案,经过验证分析,完全符合战场炮射条件下的特殊要求。     

蜂窝铝冲击波形数值计算及分析

为分析蜂窝铝结构参数以及弹丸参数对冲击波形的影响,利用LS-DYNA有限元软件建立了弹丸侵彻蜂窝铝模型,模拟了侵彻波形的发生过程。比较了蜂窝铝相对密度、胞孔角度,侵彻初速和弹头形状对冲击加速度波形的影响。结果表明,增大蜂窝铝相对密度、减小胞孔角度可以引起加速度峰值的提高和冲击脉宽的减小; 提升初始侵彻速度可以同时引起加速度峰值与脉宽的提升; 弹丸形状影响冲击波形,使用卵形弹可以获得较平缓的加速度波形。研究结果对以蜂窝铝为缓冲材料的冲击试验参数选择具有重要参考价值。     

基于转子式的高速连续弹头供料控制系统

针对改进后的多头高速转塔式枪弹自动装配线,提出一种新型高速连续花盘供料方式。利用采集弹头供应量信号的方式对花盘上料机构进行分时控制,同时各工位位置信号的反馈确保了气缸放料系统与弹壳供应的同步匹配控制。验证结果表明,高速连续弹头供应系统最高可达到240发／min的生产速度,稳定运行速度可以达到180～200发／min,能极大的提高国内小口径枪弹的生产效率。     

“金属风暴”武器的耦合膛压测试弹设计

为了获得“金属风暴”武器发射过程中的耦合内弹道参数,以达到武器系统优化改进目的,设计测试“金属风暴”武器相邻弹丸之间耦合膛压的测试弹。针对30 mm小口径武器弹上空间有限、耦合膛压导致弹丸同时受弹底压力、弹前压力,力学特性复杂的问题,设计了测试弹的机械结构,将薄膜压电传感器、加速度传感器、信号采集调理、信息处理和存储、通信传输、电池等电路系统集成一体,制成了耦合膛压测试弹; 为了提高耦合膛压的测量准确性,利用加速度测试结果对薄膜传感器压力测量结果中的惯性力进行了修正。利用“金属风暴”武器开展了射击试验,检验了耦合膛压测试弹的性能。试验结果表明:耦合膛压测试弹的机械强度满足发射及回收要求,测试弹机械结构可以保护薄膜传感器不被火药气体烧蚀,经过加速度传感器修正处理可以得到弹丸发射期间的弹底压力与弹前压力,耦合膛压测试弹能够获得“金属风暴”武器的耦合内弹道参数。     

空气升力对被动式半捷联平台稳定性影响分析

安装在高速滚转的常规炮弹上的被动式半捷联平台是基于重力作用下的复摆运动原理工作的装置。由于弹体在飞行时受到空气升力的作用,所以空气升力的变化会导致弹体在竖直方向上的加速度变化,而弹体在竖直方向的加速度变化会导致被动式半捷联平台的等效复摆回复力矩发生变化并影响平台的稳定性。为了研究空气升力对被动式半捷联平台稳定性的影响,对弹体和弹体内的被动式半捷联平台内筒进行了力学分析,建立了空气升力作用下的平台内筒的运动微分方程。通过对运动微分方程进行计算仿真,得到了不同空气升力作用时被动式半捷联平台内筒的滚转角度曲线和角速率曲线,并得到了平台保持稳定时空气升力所需满足的范围。仿真结果表明,弹体受到的空气升力越大,被动式半捷联平台的稳定性越高。当空气升力小于0.005 75 m_pg(m_p为弹体质量,g为重力加速度)时,被动式半捷联平台将失去稳定作用。在三轴高速转台上进行空气升力和重力相等时的被动式半捷联平台内筒运动状态的地面实验,实验结果验证了仿真结果的正确性。