大口径火炮反后坐装置及定向栓空间布置对炮口振动影响研究

大口径火炮发射系统总体结构布置是影响发射系统性能的关键之一,其决定着火炮架体结构设计和关键指标实现。火炮架体、反后坐装置和定向栓及其空间布置是火炮结构的重要组成部分,是发射系统实现射击精度的结构基础。开展大口径火炮发射系统反后坐及定向栓空间布置对炮口振动影响研究,从总体结构布置出发降低炮口振动,是从火炮结构设计角度提高火炮射击精度的重要研究内容之一。通过建立某大口径自行炮全炮的有限元模型,采用动力学方法仿真得到了全炮动力学响应,包括炮口点振动速度和角速度、前套箍受力等。分析了该自行炮反后坐装置及定向栓布置对炮口振动影响,结果表明,采用双定向栓设计能够减小炮口左右方向振动速度和角速度、减小前套箍受力;采用双定向栓和反后坐装置对称布置方案能够减小炮口振动量。该研究为优化大口径火炮火力系统方案提供了理论和工程技术参考。     

超大炮口动能电磁轨道炮设计与仿真

论证了1门200 mm口径超大炮口动能电磁轨道炮用以进行高超声速发射,目标是将20 kg弹丸的初速提高到2 500 m/s,其炮口动能将超过62 MJ.通过多个不同算例的计算,综合考虑电枢受力、电流密度与峰值电流、电感梯度和技术风险等因素,最终选择了一种简单轨道炮结构.基于200 MJ电容器组储能式脉冲电源系统,建立了轨道炮系统仿真模型并进行了分析,设计的发射器身管长为8 m,铜轨道电感梯度约为0.4 μH/m,峰值电流约为7 MA,有效电流不低于6 MA,弹丸炮口初速可达到2 540 m/s,炮口动能达到64 MJ,系统效率为31.8％.     

电磁轨道炮轨道表面功能化和防护

电磁轨道炮是利用洛仑兹力将电枢在极短时间内超高速发射的武器,电磁轨道炮发射过程中,一方面要保证电枢和轨道间良好的电接触,满足发射需求;另一方面要避免多种形式的失效,以保证发射的稳定性和轨道寿命。本文概括了电磁轨道炮3种主要的失效形式、机理,介绍了4种轨道防护方案,讨论了在轨道炮口处制备电阻涂层抑制炮口电弧的可行性,对电磁轨道炮轨道表面功能化和防护进行了展望。     

炮口焰抑制方法研究

分析了两种传统的炮口焰抑制方法──采用机械膛口装置的物理方法和在发射药中加化学消焰剂的化学方法的原理，描述了制退消焰器的设计原理、样品和实验结果，提出了一种抑制炮口焰的新方法，即在炮口装置内部涂敷消焰剂消除炮口焰的方法。     

消焰剂对大口径火炮炮口烟焰的影响

大口径火炮由于其装药元件复杂,装药量较大,发射过程中产生炮口烟焰的问题较为严重,容易对人员或战地伪装带来威胁.为研究炮口烟焰的生成与发展等相关情况,以某155 mm炮为模拟仿真对象,建立考虑消焰剂的化学反应模型.采用压力隐式算子分割算法,对火炮发射药中添加消焰剂情况下进行火炮炮口全流场模拟仿真.仿真结果表明,在发射药中...     

增强型电磁轨道炮电枢轨道接触特性研究

为研究增强型电磁轨道炮电枢轨道接触特性,通过实际发射试验得到炮口电压、轨道电流、电枢速度和位移等数据以及发射器机械结构的实际参数。在分析电枢在膛内运动过程的基础上,建立了接触电阻与炮口电压、轨道电流、电枢速度、电枢位移等物理量之间的数学模型。进一步分析了在互感系数不同情况下电枢的接触电阻变化规律。将该变化曲线与试验轨道三维建模模型损伤图形和实际发射试验后轨道图像进行比较,发现轨道烧蚀和摩擦损伤情况随着电枢位移和接触电阻变化呈现烧损、滑动和磨损等典型特征,为预测轨道损伤提供了参考依据。     

电磁轨道炮关键技术与发展趋势分析

电磁轨道炮是利用电磁力将弹丸加速到超高速的新概念武器系统,可遂行直瞄打击、超高空或超远程投送弹药等多种作战任务。介绍了轨道炮的基本原理,从电能利用角度对轨道炮研究中电源与电力控制、轨道与电枢结构设计、超高速滑动电接触理论与技术以及轨道炮系统集成等关键技术进行了分析。依据电磁轨道炮发展规律及现有技术水平,分析其新的发展趋势为大炮口动能轨道炮设计、基于轨道发射的弹丸设计以及轨道长寿命研究,对新概念武器发展有一定参考意义。     

一种电磁轨道炮系统的仿真模型

针对传统方法建模工作量大等问题,提出一种电磁轨道炮系统的模块化分解方法。对轨道炮系统的工作原理、结构特点和工作方式进行研究,将组成系统的物理部件划分为电源、轨道、电枢和弹丸4个主要的实体模块,通过替换系统模块或者改变模型内的参数,灵活方便地研究使用不同类型电源、电枢的电磁轨道炮,并建立了轨道炮系统比较实用的仿真模型。仿真结果表明:适当增大电源电压、合理设计轨道结构及使用轨道修复技术可以提高轨道炮的性能,为今后电磁轨道炮系统的建模与仿真研究提供了思路。     

基于炮口分流的电枢熔化抑制方法

电枢熔化是引起轨道炮电枢转捩、降低轨道接触性能的主要问题之一,针对轨道炮电枢熔化问题,分析了电枢熔化形成机理,提出了基于炮口分流降低接触电阻焦耳热从而抑制电枢熔化的方法,设计了电阻器炮口分流、电感器炮口分流和电容器炮口分流三种降低接触电阻焦耳热方案,仿真计算了三种炮口分流方案接触电阻焦耳热功率和产生量,分析了三种方案对电枢熔化的抑制效果。仿真分析结果表明：电阻器炮口分流方案和电感器炮口分流方案可使接触电阻焦耳热产生量显著降低,能够抑制电枢熔化,但是需要增加输入电流补偿炮口分流对电枢电磁力的影响；电容器炮口分流效果十分有限,起不到抑制电枢熔化的作用。     

高炮口动能大口径火炮中多点点火技术试验研究

为研究高炮口动能大口径火炮装药设计中的点火问题,进行了大口径炮用点火管多点点火的试验研究.设计了点火管的结构,设计加工了点火管多点同时点火试验的模拟装置,在模拟装置上测量了多段点火管多点同时点火的压力-时间曲线,分析了试验研究结果.进行了大口径长药室平衡炮的射击试验,结果表明,由多个点火头、黑火药点火药盒、蛇形黑火药袋、可燃中心传火管组成的多点点火系统的点火时间短,一致性好,能够满足高炮口动能大口径火炮装药设计的要求.     

基于炮口分流的电枢熔化抑制方法

为有效解决轨道炮电枢熔化问题,提出一种基于炮口分流降低接触电阻焦耳热功率的电枢熔化抑制方法。分析了电枢熔化形成机理,设计了电阻器、电感器和电容器炮口分流3种降低接触电阻焦耳热方案,仿真计算了3种炮口分流方案接触电阻焦耳热功率和产生量,分析了3种方案对电枢熔化的抑制效果。结果表明：电阻器和电感器炮口分流方案可使接触电阻焦耳热产生量显著降低,能够抑制电枢熔化,但是需要增加输入电流补偿炮口分流对电枢电磁力的影响;电容器炮口分流效果十分有限,起不到抑制电枢熔化的作用。     

基于灰熵分析法的电枢出口速度影响因素分析

为了研究电磁轨道炮结构设计参数与电枢出口速度之间的相关性,建立了电磁轨道炮电枢出口速度影响因素的指标体系,采用灰熵关联法,分析了电容、电感、电阻、电枢质量、轨道有效长度、放电电压对某口径电磁轨道炮电枢出口速度散布特性影响的显著程度.结果表明,放电电压、电容是影响电磁轨道炮精度的主要因素,电枢质量时电磁轨道炮精度影响最小...     

动态条件下电磁轨道炮膛内磁场和电场分析

针对动态条件下电磁轨道炮膛内磁场和电场分布特性研究缺乏的问题,提出一种数值计算方法。基于磁扩散方程和安培定律,利用测得的动态实验数据和炮尾处磁通密度值,通过有限元计算,确定电枢区域和导轨区域的电流密度值;进一步计算得到电枢前端及后端中轴线各考察点磁场和电场分布特性。结果表明：随着与电枢距离的增加,各考察点峰值磁通密度逐渐减小,电枢前端各点衰减速度远大于后端各点;炮口时刻各考察点峰值电场值为膛内发射过程的数倍。提出的方法能够有效计算轨道炮智能炮弹部位感应电场和磁场,计算结果有助于智能炮弹电磁屏蔽设计。     

电刷换向螺旋线圈炮的Pspice仿真及电弧分析

使用高压电源驱动螺旋线圈发射器时,电刷在换向过程中容易产生电弧,严重时会造成短路并毁坏系统。针对该问题,对线圈发射器换向过程进行了Pspice仿真,分析了开关过渡时间和单元间电容对换向电压的影响。仿真结果表明：随着弹丸运动速度增加,开关过渡时间变小,换向电压变大,容易引发电弧,进而降低能量转换效率和发射速度;适当调节发射器单元间电容,可以使匝间电流得到缓冲,降低单元间电压,避免电弧产生。     

药皮组分对碱性低氢焊条稳弧性的影响

运用均匀设计法设计了12种碱性低氢焊条药皮配方,通过数学建模得出交流稳弧性的主要影响因素,并通过单因素及交互作用试验,得出主要影响因素与交流稳弧性的关系曲线,提出用“稳弧度”来评价交流稳弧性的新方法。结果表明：碳酸盐、萤石及石英对断弧长度有显著影响,碳酸盐、萤石及铁合金对灭弧次数有显著影响;用“稳弧度”评价焊条稳弧性的方法可行;萤石含量增加,稳弧度降低且质量分数应控制为18%~20%;石英与萤石比值增大,稳弧度降低且比值应控制在0.15~0.3,碳酸盐与萤石比值增大,稳弧度先增大后减小,比值为2.0~2.2,稳弧度较好。     

带有不同膛口装置的流场仿真分析

针对火炮射击时炮口压力大而导致的振动问题,设计4 种不同结构的膛口装置。通过将火药燃气引入装 置内进行膨胀再排出的方式降低装置周围的压力,结合动网格技术对安装不同装置的膛口流场进行数值模拟,通过 对比无装置时炮口周围压力的下降程度来判定各装置的效果,并根据数值仿真结果对不同装置的降压效果进行分析。 计算结果表明：与无装置时相比,安装膛口装置后炮口周围压力明显降低,对该装置结构的进一步设计具有一定的 参考价值。     

电磁轨道炮二阶欠阻尼电路的模型构建与分析

采用了一种简单的等效电路模型,建立了电磁轨道炮的回路方程。利用拉普拉斯变换及反变换得出了储能电容器上的电压、放电回路电流和电枢反电动势的表达式,运用MATLAB软件分析了不同电感梯度下三者的变化规律。结果表明:电感梯度越大,电压波动越小,电流波动也越小,反电动势则越大。随着时间的增长,它们的波动频率先是比较显著,继而逐渐趋向于零。这对研究电磁炮电路问题提供了一定的理论依据。     

电磁炮发射原理数值建模与分析

为探寻电磁炮运动参数的变化规律,对等离子电枢运动过程进行了理论分析,建立了电枢速度和电流之间的数学模型。模型中考虑了电枢运动中所受的主要阻力,包括等离子体的粘滞阻力和惰性阻力。另外,通过多次的仿真数据与实验结果比较,选取了能够较好地符合实际电枢运动过程的弧压数据。建立的仿真模型应用于实际系统进行预测,预测结果与试验结果相吻合。     

电磁轨道炮后坐过程研究

分析了电磁轨道炮发射时后坐运动的特征,将其运动分为3个时期：电枢膛内运动时期、电枢出膛后残余电能释放时期和惯性后坐时期;进一步将每个时期的后坐运动分为自由后坐运动与制退运动。分别分析3个时期身管后坐的运动特征,根据其运动方程与力平衡方程,结合内弹道计算结果与发射器总体设计参数求解各时期运动规律。以某口径电磁轨道炮为例,在初始后坐阻力10 kN,后坐总行程20 mm的前提下,计算得到后坐阻力常数为22.728 kN,后坐总时间为92.32 ms,获得了后坐运动曲线。计算方法及结果能够为电磁轨道炮制退机与复进机的设计提供一定的指导依据。