国内外火炮身管延寿技术研究进展

火炮身管的烧蚀磨损一直是降低火炮寿命、制约火炮发展的一个难题。从提高身管抗烧蚀性能的角度出发,归纳总结了近几十年来国内外火炮身管延寿的各种技术：身管内膛激光热处理技术、复合身管制造技术及身管内膛涂层制备技术。并在分析火炮身管的结构特点和工作特点的基础上,确定了一种比较理想的身管延寿技术。     

火炮身管内膛修复技术研究

为了延长炮管使用寿命,以金属表面摩擦自修复机理为基础,研制了一种炮管用磨损烧蚀修复材料,在100mm滑膛炮及130 mm线膛炮上进行了射击修复试验,对内膛修复效果及身管延寿效果进行了分析,证明以该种方式进行火炮身管延寿是可行的,为火炮身管延寿提供了一种新的技术途径.     

身管熔化烧蚀的预测数学模型

熔化烧蚀是火炮身管内膛烧蚀的机理之一。文中由身管寿命判别条件Δdmax建立了身管熔化烧蚀预测计算模型，从原理上对各种延缓烧蚀速度、提高身管寿命的措施，如采用内膛镀铬、使用冷火药和护膛剂等进行了阐述；同时基于该模型指出采用身管主动冷却技术是延长火炮身管寿命最有效的措施之一。     

火炮身管烧蚀及其防护研究进展

在火炮发射过程中,其身管内膛承受剧烈的烧蚀侵蚀和磨损导致其几何形状和尺寸发生改变,成为直接影响火炮身管射击精度及寿命的关键因素之一。针对该问题,综合论述了钢制火炮身管烧蚀及其防护研究进展,主要包括:火炮身管烧蚀行为、热-化学-机械烧蚀模型、身管内膛耐烧蚀材料、身管内膛耐烧蚀层制备技术、火炮身管结构设计和火药的选择与设计。     

火炮身管内膛涂层制备及检验方法

炮膛烧蚀是长期存在的严重影响火炮身管寿命的问题,身管内膛涂覆耐烧蚀保护层是提高身管抗烧蚀能力,延长身管寿命的最新方法之一。重点研究了身管涂层材料的选取原则、制备技术和工艺,比较了各种制备技术的优缺点,并针对炮膛工况特点,确定了一种较为合理的身管内膛涂层制备工艺,设计出了两种检验身管涂层耐烧蚀性的试验装置。该研究也可为相关领域的研究或试验提供一定的参考借鉴作用。     

国内外火炮身管烧蚀磨损问题研究进展

为提高火炮身管抗烧蚀性,延长火炮寿命,提高火炮的使用精度,对火炮身管烧蚀磨损问题进行深入研究。归纳总结国内外火炮身管延寿的各种措施,对目前计算火炮身管烧蚀磨损的分析计算方法(经验公式法、壁温估算烧蚀磨损法、热化学烧蚀模型法)进行对比分析。该研究可为相关人员在了解目前国内外对火炮身管延寿方面的研究情况提供参考。     

火炮身管延寿研究

火炮发射时,身管内膛承受的火药气体的烧蚀、冲刷和弹丸的冲击、摩擦,会导致内膛的烧蚀和磨损。内膛严重磨损主要集中在膛线起始部和炮口部。烧蚀磨损是造成火炮射击精度偏差的主要原因之一。改善内膛和弹带结构,正确执行勤务规定,合理选择火药种类、装药,降低身管温升是减少内膛烧蚀的重要措施。提出了运用等离子增强化学气相沉积法、电火花表面强化法和先进喷涂法处理火炮身管内膛的原理,并进行了理论分析。此项技术运用于处理火炮身管内膛为类似技术的移植。该技术既可作为身管制造中的预处理工艺,也可作为一种修理手段修复轻度磨损的身管。     

基于优化的非等间隔灰色理论和BP神经网络的身管磨损量预测

针对火炮身管烧蚀磨损量预测中存在的数据采样时间间隔不均匀、采样难度大、成本高、数据量小,常规数据拟合和预测方法难以处理等问题,提出一种基于改进的非等间隔灰色理论和BP神经网络的组合预测方法。通过组合预测模型对某型火炮身管的烧蚀磨损量进行预测,实例分析表明该组合预测模型具有较高的预测精度,为身管内膛磨损量的预测提供了一种新的技术途径。     

关于坦克炮身管的剩余寿命评估

以评估坦克炮身管的剩余寿命及合理确定身管报废时机为研究目的，从火炮寿命的基本概念出发，分析了坦克炮身管寿命评定问题的特殊性，归纳出坦克炮身管剩余寿命评估的理论基础。在身管使用寿命期内，弹道特性及身管安全性的变化源自于身管内膛的烧蚀与磨损，所以身管寿命与身管内膛的形态变化有相关关系。建立了以基础性、替代性、及辅助性判据组合的身管寿命评定准则，提出了剩余寿命评估操作模式。     

火炮身管试样烧蚀试验及数值模拟分析

为研究火炮身管内膛烧蚀机理,基于半密闭爆发器研制了身管试样烧蚀装置,采用该装置开展了火炮身管试样烧蚀试验,获得了较为稳定的单发烧蚀量。为研究试样在热和化学作用下的烧蚀过程、揭示身管内膛烧蚀机理,提出了烧蚀速率模型,采用有限元分析软件ABAQUS仿真分析了试样在热和化学作用下的烧蚀过程。结果表明,试样受到高温火药燃气冲刷在表面产生强烈的热对流作用,倒角处存在热集中进而使倒角处产生强烈的热烧蚀。根据理论分析和仿真结果得出,在多发射击后未表面处理试样倒角逐渐变圆滑、镀铬试样在阳线棱边圆角处容易脱落,与试验装置和实际火炮内膛烧蚀现象一致。     

磁约束下等离子体在火炮身管中的隔热特性研究

针对武器身管烧蚀严重的问题,提出一种应用磁场控制等离子体减少火炮身管内膛表面烧蚀的方法。运用感应磁场法建立磁流体动力学模型,对磁场作用下导电气体在火炮身管中的流动以及传热特性进行了数值模拟,研究了不同磁场大小和等离子体电导率对壁面温度的影响。结果表明:外加磁场后,导电气体内感应生成的洛仑兹力可以抑制气体的湍流强度,削弱其传热能力,从而减少壁面的烧蚀。在磁场强度为2 T时,壁面温度比无磁场情况下减小22.6%,且随着等离子体电导率的增大,隔热效果逐渐提高。     

火炮内膛烧蚀磨损研究综述

介绍了火炮身管的烧蚀磨损现象,分析了影响烧蚀磨损的主要因素,包括火药气体的热烧蚀、火药气体的热烧蚀以及炮管的机械磨损,提出了现阶段国内外火炮抗烧蚀磨损的主要手段和措施,包括研制耐热合金身管材料、改进发射药以及对内膛表面进行处理．     

火炮身管失效机理与炮钢的发展

火炮身管材料不仅与武器寿命,也与精度、火力等战技指标密切相关。随着指标不断提升,身管服役工况愈加恶劣,而现用身管钢由于热强性低、抗烧蚀弱等问题,已难以满足火炮系统的要求。综述了项目团队在火炮失效机理突破、长寿命枪炮身管系列新材料与制备技术、实弹考核验证及应用等多方面的进展与成果,建立枪炮身管寿命关键参数(初速、精度与立靶密集度、横弹、弹带削光)与身管材料关键性能(室温低温高温强韧性、烧蚀性能、耐磨性能、疲劳性能)间的内在关系,以此为依据提出高热强性身管材料性能特征与提升思路,实现火炮身管新材料高温强度较现用材料均提高1.5～2倍以上,高温磨损率仅1/5～1/2,实弹寿命翻倍提升,且已在多个装备上应用,从材料方面为现用火炮及新一代高膛压、超远程火炮身管延寿和性能提升提供坚实技术支撑。     

火炮身管烧蚀磨损的灰色预测模型

为了准确地获得火炮身管烧蚀磨损量变化情况,根据火炮在发射过程中的膛内特性,分析了火炮身管的烧蚀磨损规律,利用灰色系统理论,结合灰色Verhulst模型特性,提出了一种火炮身管的烧蚀磨损量的预测模型,并在传统的灰色Verhulst模型基础上进行了预测模型的优化。通过对某型火炮身管烧蚀磨损量的数据验证及对比,证明了优化灰色Verhulst模型的准确性,为火炮在实际应用过程中的身管烧蚀磨损的准确预测及火炮身管寿命的判决提供了一种可行的求解方法。     

火炮身管延寿方法研究综述

身管是火炮实现作战功能的核心部件,其寿命基本决定了火力系统的寿命。在发射时,身管内膛承受发射药燃气和弹丸的高温、高压、冲击和摩擦,并出现严重的烧蚀和磨损现象,导致身管寿命极其有限,制约了火炮技术发展和部队实战使用。从造成身管寿终的机理出发,归纳总结了近几十年主要应用或重点研究的各类火炮延寿技术,包括内膛表面处理技术、发射装药技术、复合身管技术、修复技术等几大类别,分析了各技术的机理、优势和需要继续研究的方向,旨为继续进行身管延寿技术的研究提供参考。     

基于遗传算法的BP神经网络火炮 身管烧蚀磨损量预测

火炮身管的烧蚀磨损是由于发射时弹丸与身管之间热、化学和机械综合作用的结果,内部作用机制复杂,目前,还难以通过准确的数学模型计算火炮身管烧蚀磨损量。针对这种情况,以某型坦克炮为例,测量记录了火炮身管磨损量和不同弹种射弹数目,探究了身管烧蚀磨损的一般规律。以不同弹种射弹数目作为输入,身管磨损量作为输出,引入遗传算法,建立了基于遗传算法的BP神经网络火炮身管烧蚀磨损量预测模型,并结合实测数据对模型进行了检验。结果表明:该模型更能反映火炮身管在全寿命周期内烧蚀磨损的实际状况,可为身管寿命估算和装备维护保障提供参考依据和相关支撑。     

烧蚀磨损对某大口径自行加榴炮动态响应的影响

为提高大口径自行加榴炮身管寿命和射击精度等总体关键性能指标,以反后坐装置全对称布置且混合膛线的某大口径自行加榴炮为例,研究了火炮身管烧蚀磨损对火炮动态响应的影响.在对内膛测径数据分析的基础上提出了烧蚀身管建模方法.建立了不同烧蚀状态身管有限元模型,在此基础上进行了数值仿真,得到了膛内时期火炮的动态响应,以及膛内时期弹丸...     

火炮身管内膛表面缺陷在线修复的一种重要方法

火炮身管内膛表面缺陷修复是提高火炮弹道学性能的一种重要技术手段.在线修复方法利用火炮射击时产生的高温高压环境气化或离化修复剂材料,在身管内膛表面形成一层耐磨和耐烧蚀的陶瓷涂层,能有效地修复内膛表面缺陷.试验证明,在线修复可以使火炮内膛表面变得光滑平整,膛径增大趋势大大减缓.该方法是一种简便易行的并适用于所有火炮身管内膛表面缺陷修复的在线修复方法.     

身管烧蚀及缓蚀剂作用机理研究现状

身管烧蚀磨损严重限制了火炮性能的提高和服役年限的延长。为延长身管寿命、发展高威力火炮,需增强火炮身管的抗烧蚀磨损能力。从热冲击、化学侵蚀、机械磨损三方面综述国内外身管烧蚀机理的研究现状,分析认为烧蚀磨损的发生与加剧主要归结于热－化学－机械复合作用。在此基础上梳理缓蚀剂技术抑制身管烧蚀磨损的机理,指出纳米材料在缓蚀剂研制中的意义,无机氧化物和含氮有机材料在发射环境下可对身管内壁形成保护。对缓蚀剂的设计作出展望,为新型缓蚀剂设计提供有益思考。     

火炮身管强度设计理论和安全系数的研究

提出了一种火炮身管强度设计的新方法和基于该方法的安全系数选择方案,分析了身管强度失效过程.运用弹塑性变形的基本理论提出了一种允许小塑性变形发生在身管内膛公差范围内的强度设计方法,给出了其理论依据和具体操作方法.通过分析已有的身管强度数据资料,确定了安全系数选择的初步方案.该设计方法基本反映了目前我国制式火炮身管的现状,为火炮身管设计更新提供了参考.