惯性炮尾式膨胀波火炮内弹道建模与仿真

根据膨胀波火炮后喷装置的工作特性,对惯性炮尾式膨胀波火炮进行了内弹道建模与仿真,并将仿真结果与同型号常规封闭火炮的内弹道性能进行对比．结果表明,在相同装填条件下,膨胀波火炮在不影响弹丸初速的前提下能大幅度减小火炮后坐冲量和身管温度．     

惯性炮尾式膨胀波火炮膨胀波速度和行程计算仿真

膨胀波火炮利用弹丸在膛内运行到一定位置时提前开闩的方法,实现了在不降低弹丸初速的前提下大幅度减小火炮后坐力的目的。基于膨胀波火炮后喷装置的工作特性,对两种不同打开方式进行了讨论,着重对惯性炮尾式膨胀波火炮进行了物理模型和经典内弹道模型建立,并进行数值仿真。最后根据经验公式估算的惯性炮尾开闩行程,利用反推法计算了惯性炮尾式膨胀波火炮膨胀波在身管内的传播速度和行程,进而获得了惯性炮尾最佳打开时机和开闩行程。     

膨胀波火炮两相流内弹道性能分析与数值模拟

根据膨胀波火炮(RAVEN)系统的发射机理及结构特点,采用两相流理论,建立发射过程中计及膛内气固两相相间作用及后喷装置动态打开过程的两相流内弹道模型,给出了相应的数值求解方法。通过对RAVEN内弹道过程的求解分析与实验比对,得到了发射过程中,膛内火药燃烧及燃气流动状态的变化规律,给出了后喷装置引入所产生的有别于传统闭膛火炮系统的膛内流动现象,验证了RAVEN内弹道两相流模型的正确性。通过数值求解计算可得到:1)RAVEN系统在不影响炮口动能的前提下后坐冲量减小53.04%,身管热量降低50.42%;2)后喷打开时机越早,减小系统后坐,降低身管热量的能力越强;3)喷管截面参数的变化对减小系统后坐、降低身管热量能力的影响很小。     

大口径膨胀波火炮减后坐效率分析

相比于常规火炮,膨胀波火炮在保证炮口威力的同时实现了低后坐、低身管热量的发射过程,使火炮性能显著提高,因此其内弹道研究对于武器系统的改进有着重要意义。针对某型大口径膨胀波火炮的发射过程,构建一维均相流内弹道模型,采用CTVD差分格式求解该模型,得到该膨胀波火炮膛内各参量的变化规律,并与常规火炮后坐冲量进行对比。结果表明,与同类型常规火炮相比,大口径膨胀波火炮通过膛底排气,在基本不降低弹丸速度的情况下可以有效减小后坐力,减后坐效率达到26.1%。在合理范围内降低初速,减后坐效率将达到47.3%。     

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.     

装填条件对膨胀波火炮发射性能的影响

膨胀波火炮利用发射过程中精确打开炮闩的方法实现了在不降低弹丸初速的前提下大幅度减小火炮后坐的目的.采用经典内弹道理论对膨胀波火炮发射过程进行了建模与仿真,计算并分析了药室容积、装药量、弹丸质量等装填参数对膨胀波火炮后坐减小率、膛内平均温度减小率、后效期结束时间提前率的影响规律,为膨胀波火炮的实际应用提供了理论参考.     

膨胀波火炮内弹道初步研究

膨胀波火炮是在保持弹丸炮口速度不变的情况下,提前开启闩体使发射药气体后喷,从而大幅度减小火炮的后坐动量的一种新发射原理.该火炮是解决火炮系统威力和机动性矛盾的一次革命性变革.应用两相流内弹道理论,针对某口径火炮发射过程建立了理论模型,并进行了数值模拟,给出了开启闩体后波的传播的运动规律,指出了该火炮减小后坐动量应采取的措施.     

惯性炮闩对膨胀波火炮膛压影响分析

为分析惯性炮闩对惯性炮闩式膨胀波火炮膛压的影响,建立了膨胀波火炮的内弹道模型。计算分析了惯性炮闩的质量、惯性炮闩的启动压力和惯性炮闩的最大行程长对膨胀波火炮的膛压影响。计算结果表明惯性炮闩的质量对膨胀波火炮的膛压影响较大,惯性炮闩的启动压力对膨胀波火炮膛压影响较小,惯性炮闩的最大行程长对膨胀波火炮的最大膛压影响很小。该结果能够为膨胀波火炮惯性炮闩的设计与优化提供一定的理论依据。     

基于两相流理论的火炮内弹道设计方法及其在新型装药设计中的应用

将现代内弹道理论应用于火炮内弹道设计过程,不仅使得火炮内弹道设计变量的选取不再局限于传统的装填密度、相对装药量和火药弧厚等;而且能将弹丸启动时间、压力波等经典模型无法描述的状态量纳入火炮内弹道设计过程,这对现代高性能火炮的设计是十分重要的.由于各评价标准均由火炮两相流模型计算获得,因此,基于两相流理论的火炮内弹道设计方法能更加精确地描述火炮的弹道性能与设计变量之间的关系.同时,采用多属性决策方法进行弹道设计方案的选择,使得火炮弹道方案的选择更加合理.     

大口径火炮发射噪声场数值仿真与实验研究

大口径火炮发射时产生的炮口冲击波会对炮手区域内设备及人员造成损伤。为研究大口径火炮发射时噪声场分布规律,基于有限体积法,采用SST k-ω模型,根据某火炮实体模型建立了火炮计算区域三维仿真模型,利用动网格技术计算得到了不同内弹道参数下炮手区域超压随时间的变化规律,并与实验进行对照确认了计算的可靠性。计算结果表明,高压高速燃气从侧孔及炮口流出后不断发展,在火炮周围形成了带有周期性的压力膨胀波并对炮手区域产生影响;在总体噪声分布规律上,炮手区域内噪声集中于火炮模型对称面及地面附近;同时由于内弹道参数差异,整体的噪声水平随装药量增大而上升。计算结果为分析内弹道参数与炮手区域噪声分布规律的内在关系提供了有效参考。     

再生式液体发射药火炮结构和装填诸元变化对弹道性能影响的分析

本文应用再生式液体发射药火炮的经典内弹道数学模型,讨论面积比A_c/A_R、活塞质量M_p、喷射孔总面积A_D、喷射孔长度L_D及弹丸行程长I_g等结构诸元和装药质量M_D、装药性质及弹丸质量m_s等装填条件的变化对内弹道性能的影响。所得出的影响规律对火炮的再生喷注装置设计和装药设计有其指导意义。     

基于内弹道过程的膛内燃烧产物的计算

为提供弹丸出膛口后流场计算的初始数据,在内弹道计算的基础上引入了发射药燃烧产物组分的计算。内弹道计算采用经典内弹道计算模型,发射药燃烧产物组分的计算采用最小自由能法。在最小自由能法中,使用实际气体的范德瓦尔斯状态方程,采用剩余性质法计算实际气体的Gibbs自由能。通过计算,得到了膛内火药燃烧产物组分的变化情况。分析表明,该文的计算结果可以作为弹丸出膛口后流场计算的初始数据。     

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。     

炮闩前冲击发的迫击炮内弹道特性仿真分析

为解决传统迫击炮内弹道分析理论已不能完全适用于具有炮闩前冲击发特点的迫击炮内弹道分析的问题, 建立炮闩前冲击发的迫击炮内弹道数学模型。研究炮闩前冲击发的迫击炮内弹道特性及其仿真分析方法,通过Matlab 软件平台实现对该类型内弹道数学模型的分析和求解。仿真结果表明：该分析有效、可行,可为进一步设计内弹道 提供有效的理论支撑。     

基于OpenFOAM的三维内弹道两相流程序开发及其应用

为了克服独立编程实现内弹道两相流程序存在仿真周期长、代码复用率低以及不具备复杂计算域求解能力等缺陷,该文在开源有限体积软件(OpenFOAM)框架中开发了三维内弹道两相流求解器; 对内弹道两相流求解器正确性展开了三方面验证,即压力波捕捉能力验证、全域守恒性验证、内弹道试验验证; 对中心炸管式抛撒系统点传火过程进行了仿真分析。仿真与试验对比结果表明,该文所开发的三维求解器为内弹道问题数值分析提供了高效且具备求解复杂计算域能力的仿真工具。     

发射药燃速压力指数对火炮内弹道的影响

为研究新型高能发射药的内弹道性能,采用经典内弹道数学模型理论模拟了发射药的燃速压力指数对火炮内弹道性能的影响.结果表明,发射药燃速压力指数的大小及其随压力的变化规律对内弹道性能有很大的影响,对于燃速压力指数随压力升高而减小的新型高能发射药,可获得较高的内弹道示压效率,降低膛压和弹丸初速对发射药装填条件的敏感性.采用传统的平均燃速压力指数来预测该类发射药的内弹道性能,将出现明显的偏差.     

双药室小孔延时点火内弹道建模与试验研究

为了使某种能够提供毫秒级以下时间间隔的小孔延时装置能够准确地调节某型双药室发射机构的内弹道性能,对这种双药室小孔延时点火技术进行了研究.描述了小孔延时点火装置的结构设计方案,根据双药室小孔延时点火装置的工作原理,建立了相应的内弹道模型并进行了计算.开展了某型双药室发射机构的内弹道试验,测量了两个药室的压力变化情况,讨论...     

某炮身长后坐式自动炮后坐力研究

炮身长后坐式自动炮的后坐力大小直接影响摇架和托架的可靠性设计。通过内弹道计算,分析了低温、常温、高温情况下内弹道特性,建立了自动炮虚拟样机。应用Adams软件对自动炮进行射击运动循环的动力学分析,比较了不同环境温度、不同射角的后坐特性,分析了后坐质量对自动炮循环及后坐阻力的影响,降低了自动炮的最大后坐力。     

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。     

多节筒航空座椅弹射机构的内弹道解法

航空座椅弹射弹是一种特殊弹种.是作为保护飞行员应急离机的理想装置.本文在两节筒弹射机构的内弹道解法的基础上,按多节筒弹射机构套简的多少,将弹射过程分为若干内弹道阶段.每个阶段的末点诸元即为下一阶段的起始条件,按内弹道方程组推导出每个阶段的弹道诸元的计算式,自始至终把所有计算式有机联系在一起,即为多节简弹射机构完整的内弹道解法。