某迫击炮炮口流场数值模拟与分析

为研究迫击炮超压值对人体的影响,模拟了弹丸出炮口后的流场.考虑了炮膛与弹丸定心部间隙的内弹道经典模型,计算内弹道参数.根据内弹道计算结果初始化弹丸在炮口时的膛内流场,然后模拟膛内气体流空形成的炮口流场,过程引入了火药气体与弹丸运动的耦合作用.计算过程采用分块网格的整体运动处理方法和结构化网格动态层变方法.计算结果捕捉到清晰瓶状激波系,详细分析了炮口周围不同监测点的超压值及膛内气体流空过程,对炮口冲击波的研究具有指导意义.     

膛内弹丸运动时电磁特性研究

通过在弹丸内不同方向装载线圈,测量弹丸在膛内高速运动过程中的电磁信息,从而分析内弹道中弹丸的电磁特性与运动特性。测试系统利用了与外界无连线的存储测试方法,得到了弹丸在膛内高速运动过程中的电磁信号。该测试信号可反映弹丸的加速,出炮口运动等信息。经过特征提取用于引信的设计中,可作为引信发射环境识别的有效手段。     

膛口装置对双联自动机弹丸飞行姿态影响研究

为研究双自动机并联发射时膛口气流对弹丸出膛口后飞行姿态的影响,设计了新型炮口装置.对某双自动机并联发射时膛口流场进行数值模拟,结合膛口流场模拟结果分析了带炮口装置前后膛口流场对弹丸出膛口后运动姿态的影响.未装炮口装置时因膛口流场影响弹丸产生的偏移速度为2.586 m/s,安装新型炮口装置后弹丸偏移速度为1.564 m/s.新膛口装置可显著减小膛口气流对弹丸出膛口后运动姿态的影响,有利于提高武器系统的射击精度.     

大口径火炮弹丸膛内运动姿态测试系统设计

针对大口径火炮射击试验的特点,在分析研究文献「１」所述测试系统的基础上,提出了一种适用于大口径火炮弹丸膛内运动姿态的测试方法,并设计出相应的测试系统,经某大口径火炮系统试验测试证明,该系统工作可靠,测试结果合理,解决了大口径火炮膛内运动状态和炮口起始扰动量的测试问题。     

某迫击炮装弹下滑过程流场仿真分析

迫击炮采用炮口装填,装填过程中迫弹在重力作用下下滑,使基本药管与膛底的击针相撞而发火。迫弹下滑的速度与炮弹定心部和膛内壁的间隙大小相关,间隙过大,火药燃烧的一致性变差,炮弹出炮口的初始扰动增大,因此弹丸散度将加大;间隙过小,一方面不能保证在小发射角时的击发动能,另一方面无法保证发射射速。采用Fluent流场分析软件研究了迫击炮弹、炮间隙对装弹中下滑过程的影响,对几种不同间隙和射角状况下弹丸下滑过程的流场和弹丸运动规律进行了仿真分析,并开展了相关的讨论。     

膛内加速度过载测试曲线异常现象分析

某产品在解决引信故障时进行了膛内加速度过载测试,发现在炮口附近出现测试曲线高频阶跃现象.研制部门从发射装药、膛内运动及加速度测试等方面对产生高频阶跃现象进行了分析,对火炮身管内膛进行了检测,并从安全方面进行了模拟试验及全弹结构强度仿真分析.结果表明:该异常现象是弹丸运动到半约束期前期与火炮磕碰,造成信号干扰,引起测试峰值过大;经分析,表明该弹在极端条件下仍在计算许可范围内,产品发射时是安全的.     

基于NSGA-Ⅱ算法的埋头弹药内弹道性能优化

针对埋头弹药内弹道性能优化问题,将改进的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)应用于内弹道数学模型,优化装填参数以提高埋头弹内弹道性能。建立一维两相流模型模拟弹丸膛内运动过程,在此基础上采用NSGA-Ⅱ遗传算法,以弹丸炮口速度和弹道效率为优化目标,在给定最大膛压约束条件下对内弹道性能进行优化。优化结果表明弹道效率基本保持不变的同时炮口速度有所提高。为验证优化结果的适应性及有效性,采用优化后的装填参数在埋头弹火炮上进行了射击实验,结果表明弹丸炮口速度比优化前提高1.056%,在已达到内弹道设计指标前提下使初速进一步提高12.37 m/s。     

面向弹丸炮口状态的自行火炮结构参数全局灵敏度

合理评估自行火炮结构参数在给定分布条件下对弹丸炮口状态的影响,不仅有利于提高自行火炮的射击精度,而且还可以改进自行火炮的生产工艺水平.为获得较准确的弹丸炮口状态,建立了能够同时考虑弹丸膛内运动和车体振动的某自行火炮整体发射动力学模型.针对某些自行火炮参数存在相关性等情况,提出了一种基于Rosenblatt转换理论的全局...     

迫击炮弹丸与身管配合间隙优化设计

针对迫击炮弹丸出炮口时的尾翼颈部折断问题,考虑弹丸前定心部与膛壁的摩擦,建立了迫击炮弹丸与身管耦合系统的有限元模型,对弹丸膛内运动过程进行了仿真计算,得到弹丸起始扰动,以出炮口时刻弹丸起始扰动的位移、角位移和角速度构建优化目标函数,以弹丸与身管配合间隙为设计变量,基于Isight软件提供的多目标优化方法对弹丸起始扰动进行优化设计,得出了相对最优配合间隙值。结果表明,迫击炮弹丸与身管配合间隙对弹丸起始扰动影响显著,优化后出炮口时刻弹丸质心位移、角位移和角速度均明显减小,该结果对迫击炮弹丸与身管的匹配设计具有一定参考价值。     

基于三轴磁传感器的弹丸加速度测试研究

针对目前弹丸在膛内发射过程中需要承受恶劣环境下的高温、高压、高过载,同时在发射过程中存在对加速度信息获取及实测信号失效等问题.提出了采用动态存储测试技术和三轴磁传感器对弹丸在膛内及出炮口加速度信号的采集.经数据处理选择了合适的滤波截止频率,在误差允许的范围内,滤波后数据曲线更光滑,符合弹体的刚体加速度.通过对加速度信号截止频率进行分析,得出该结果对弹丸加速度等信号处理研究有着重要的意义.     

火炮发射过程中的弹丸过载测试方法

针对目前火炮发射过程中弹丸膛内过载测试方法的测试精度低、测试过程复杂且成本高昂等问题,提出了采用微波干涉仪的火炮发射过程弹丸膛内过载测试方法。该方法采用微波干涉仪对弹丸膛内运动的微波多普勒信号进行分析处理获得弹丸膛内过载。试验结果表明,该弹丸膛内过载测试方法精度较高,且成本低、测试过程简单,实现了无损测试,能有效获得弹丸发射过程中的过载性能数据,可以为引信及制导弹药的电子元器件抗过载设计提供更为准确和可靠的基础数据支撑,也为火炸药等的抗过载研究提供了加载测试技术手段。     

考虑惯性效应的移动弹丸作用下身管振动特性

为研究火炮发射过程中弹丸激励下的身管振动特性,建立了弹丸膛内运动冲击作用下考虑其惯性效应的身管横向振动方程,采用小参数解法,给出了方程级数形式的解析解.针对弹丸有、无质偏2种工况,对不同运动参数下身管的振动特性进行了数值仿真.讨论了不同运动参数对炮口处的振动影响规律,并给出了定量分析结果,探究了弹丸连发激励下的炮口振动...     

带炮口制退器火炮发射流场数值模拟

为了研究带炮口制退器火炮发射流场结构,采用二维轴对称Navier-Stokes方程并结合标准k-ε湍流模型建立了流场数学物理模型.采用动网格技术对弹丸运动进行处理,在弹丸前后分别控制网格的生死.通过数值仿真得到了含炮口制退器膛口初始流场和膛口流场的数值分布,并对初始膛口流场和膛口流场的发展规律进行了讨论和分析.分析表明,流场数值模拟结果合理可信,该研究对膛口气流流动研究和炮口制退器设计具有指导意义.     

放入式火炮膛压测试技术研究

火炮身管内压力大小及其分布是重要的内弹道参数,准确、可靠地获取火炮膛内压力参数是动态测试领域的难题。简单介绍了多种测试膛压的方法,重点分析了放入式电子测压器的测试精度,提出了对实测膛压曲线进行积分、计算得到弹丸炮口速度的方法;与测得的炮弹初速进行对比分析,针对膛内压力场分布的不均匀性,提出了固定放入式电子测压器的测试方法。     

弹丸膛内姿态与纵向运动测试与分析

弹丸发射过程中在膛内发生剧烈的摆动并产生巨大的横向过载，有时甚至能达到纵向过载的2倍多，对引信机构运动产生不容忽视的影响，然而由于身管的遮蔽，使得测试弹丸膛内运动变得极为困难。提出了弹丸膛内姿态与纵向运动联合测试方法，成功地进行了试验，并对频谱分布和时频特性进行分析，为引信设计和故障分析提供了测试手段和分析工具。     

弹丸飞离炮口特征识别器:炮口磁传感器原理及性能分析

描述了炮口磁传感器的工作原理，提出了传感器在膛内和膛外两种状态下的磁路结构及相应的计算方法，在传感器产生电压，传感器结构和弹丸炮口速度之间建立了关系。介绍子模拟试验方法和试验结果，对试验结果和传感器的使用进行了初步论证。     

高压气体发射装置内弹道特性及膛口流场分析

根据非定常可压缩流动的Navier-Stokes方程和Spalart-Allmaras湍流模型,基于计算流体力学分析软件,采用动网格技术,对弹丸在气室高压气体作用下的运动规律及其流场特性进行了仿真。主要研究了4种不同气室初始气压下膛内平均压力、弹底压力、气室底部压力、弹丸运动参数的变化规律,进一步分析了在气室初压为2.5 MPa下不同时刻马赫数等值线的变化规律。研究结果表明：膛内气流存在振荡现象,气室底部压力、弹底压力变化具有波动性;气室初始气压的大小影响气室底部压力、弹底压力振荡幅度及弹丸出炮口速度;弹丸在管内运动速度及运动时间随距离变化的关系均近似抛物线分布。     

炮口激波折射率测量方法研究

针对炮口激波折射率测量技术问题,提出一种激波折射率测量方法。利用激光非接触测量原理,研制了炮口激波折射率测量系统,给出了激波折射率计算公式和折射率测量步骤。以某火炮为验证对象,观察到炮口激波折射现象,实现了炮口激波折射率试验测量。测量结果表明：在所选火炮炮口前方2 m处,激波折射率为1.000 480. 该方法为弹丸膛内运动姿态测量和炮口运动量测量结果误差分析提供了试验依据。     

运动激励下身管动力学特性研究

身管振动是影响火炮射击精度的重要因素,针对弹丸膛内高速运动冲击下的身管振动问题,建立了移动弹丸作用下身管的横向振动模型,导出了无质偏弹丸激励下的动力学方程,并采用分离变量法求解了身管振动的动力学响应;对不同弹速激励下的身管振动响应进行了数值仿真,讨论了弹丸运动速度与炮口振动幅度的变化规律;研究结果表明:欲抑制火炮发射时的炮口振动,弹丸膛内的运动速度应尽量取得大些;建立的模型与采用的分析方法,亦可用于电磁轨道炮的动力学研究。     

基于烧蚀磨损理论的某新型高炮内弹道性能预测

以某新型高炮为研究对象,基于火炮烧蚀磨损理论展开内弹道性能预测研究。对现有计算方法进行局部改进,分析火药气体作用下的弹丸膛内运动过程与弹丸受力。建立了身管烧蚀磨损后的内弹道仿真模型。对计算结果进行拟合,分别得到了径向磨损量与炮口相对初速下降量、最大膛压下降量之间的函数关系。