火炮身管内表面激光硬化处理的实验研究

提高身管寿命是火炮行业亟待解决的关键技术问题，激光表面改性技术是解决这一问题的有效方法之一。本文在分析激光表面相变硬化性能的基础上，对身管内表面进行了激光硬化处理实验研究，检测了其内表面阳线和阴线的硬化层硬度和深度，对比分析了离焦量和焦深对其内表面硬化层硬度的影响，并对激光相变硬化层金相组织进行了分析。经激光硬化处理后，身管的内表面硬度有明显提高，硬化层较深，且为很细的条状马氏体组织。     

火炮身管内膛擦拭及影响

简述了人工手动擦拭、半自动擦拭和自动擦拭的优缺点及应用,并分析了身管内膛特别是膛线起始部的擦拭对起始弹道中弹丸挤进压力、首发近弹、胀膛、膛炸、身管寿命等的重要影响。分析表明,研制新的擦拭剂,开发新的擦拭工艺对实现高效、环保、经济的身管内膛维护保养至关重要。     

火炮身管内膛表层温度及其梯度规律研究

火炮射击过程中高温火药燃气可使身管内膛表面材料强度降低、发生相变甚至形成熔融态,加速身管内膛表面形成烧蚀、冲刷、磨损及开裂等损伤,研究身管内膛表面温度及梯度对揭示身管损伤机理具有重要意义。以大口径155 mm火炮身管对象,建立身管热-结构耦合动力学模型,仿真研究阳线棱边倒角、表面镀铬等对身管内膛表层温度的影响规律,结合实弹射击试验后身管内膛表面热影响层检测对仿真结果进行对比。研究结果表明：身管内膛表层温度沿径向快速衰减,形成极大的温度梯度,表面温度达到1 500 ℃、190 μm处温度超过727 ℃;阳线棱边存在明显的热累积,温度比阳线表面高出300 ℃以上,阳线棱边倒角后温度约降低100 ℃;内膛镀铬后可使基体温度降低约400 ℃。     

基于激光圆周扫描和定心修正的火炮身管内膛检测方法研究

火炮身管内膛的状态直接影响着火炮的射击精度和安全性,针对目前激光圆周扫描检测方法存在的定心 不准、激光束与管壁垂直度差等现状所导致的检测精度不高的问题,提出一种基于激光圆周扫描的通用口径火炮身 管内膛检测定心修正算法。通过校正管道和装置上的姿态传感器完成检测装置轴线与校正管道轴线的平行。修正装 置根据定心修正算法完成激光位移传感器旋转轴线与校正管道轴线的重合以及激光束与管壁的精确垂直,完成身管 内膛深度特征的精确测量。该修正算法及装置对于提高火炮身管检测精度和效率,研究身管剩余寿命和健康监测有 着重要的理论意义和实用价值。     

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.     

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。     

用内膛表面温度评估缓蚀添加剂的作用效果

提出一种利用火炮内膛表面温度评估缓蚀添加剂作用效果的研究方法。首先设计专用测温传感器,测量距身管内膛表面一定厚度处的温度变化,再通过身管内膛传热规律外推得到内表面温度。利用本方法,在14.5mm弹道枪上进行了一种新型缓蚀添加剂材料的筛选和配方试验研究,采用膛壁峰值温度评估缓蚀添加剂的作用效果。最终确定的新型缓蚀添加剂被用于采用高能、高爆温硝胺发射药的105mm穿甲弹中,降烧蚀效果良好。     

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.     

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。     

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.     

火炮身管烧蚀磨损预测模型的研究

对火炮身管烧蚀磨损量的预测，通常通过靶场试验获得，而应用数学理论建立合理模型的较少。本文采用灰色系统理论，建立了GM（1，1）预测模型，并用残差检验、关联度检验、后验差检验等方法验证了该模型的正确性。运用该模型预测的结果与试验数据吻合较好。     

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。     

火炮身管直线度检测数学模型研究

针对当前火炮身管直线度检测方法存在的问题,介绍了利用CCD、平行光管和计算机测量火炮身管直线度的原理和方法,根据空间极坐标变换的方法,建立了检测火炮身管直线度的数学模型.通过对该模型进行解析和迭代,最后给出求解直线度的公式.结果表明,该数学模型在对火炮身管直线度的测量是可行的.     

火炮身管内表面激光强化处理技术研究

研究了激光用于火炮身管的内表面硬化处理问题,对实施工艺作了有意义的探讨,而且提供了对身管材料激光处理的实验数据,为激光热处理用于火炮提高身管的使用寿命进行了有益的工作。     

火炮身管弯曲度检测方法研究

为实现对火炮身管弯曲度的非接触无损检测,提出不完全整体式结构下的检测方法。利用半导体激光准直光束作为测量参考基准,位置敏感探测器（PSD）作为接受器件,应用单片机实现系统的总体控制,最大程度减化系统外部结构。建立系统数学模型,实现火炮身管直线度的非接触无损自动检测,最终达到预期的效果。     

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。     

某型舰炮身管表面锈蚀机理

针对舰炮身管表面镀铬层出现剥落、散在无规则及深浅不均的锈坑现象,对舰炮身管表面锈蚀机理进行 研究。通过对样件锈蚀表面宏观形貌及微观腐蚀形貌观察,结合锈蚀坑分布规律统计分析,得出镀铬层的开裂剥落 是造成身管锈蚀的根本原因。实验结果表明：腐蚀介质抵达基体界面,形成锈蚀源,其中氯离子起到先锋作用;镀 铬层鼓泡以及蚀坑扩张时的铬层断裂,均为固支弯曲断裂模式。该研究可为舰炮身管表面防腐蚀及锈蚀修复方法提 供参考依据。