美国高膛压火炮用发射药的研制概况

高膛压火炮是国外六十年代初开始发展起来的一项重点武器。随着反坦克武器以及冶金技术的发展,当时已经可以设计膛压高达5,000公斤/厘米~2或更高的火炮。这种火炮的使用压力范围和初速都大大超过了一般的火炮。高膛压火炮除了要求发射药具有较高的火药力和较低的等容火焰温度外,特别强调要具有较好的机械强度。即要求膛压火炮用发射药应具有高能、低烧蚀和良好的机械性能,这也正是当前国外研制新发射药的方向。因此,国外十几年来,特别是美国,对高膛压武器用发射药的研制非常重视。     

美国高膛压火炮用发射药的研制概况

高膛压火炮是国外六十年代初开始发展起来的一项重点武器。随着反坦克武器以及冶金技术的发展,当时已经可以设计膛压高达5,000公斤/厘米~2或更高的火炮。这种火炮的使用压力范围和初速都大大超过了一般的火炮。高膛压火炮除了要求发射药具有较高的火药力和较低的等容火焰温度外,特别强调要具有较好的机械强度。即要求膛压火炮用发射药应具有高能、低烧蚀和良好的机械性能,这也正是当前国外研制新发射药的方向。因此,国外十几年来,特别是美国,对高膛压武器用发     

高膛压火炮用发射药

高膛压火炮的出现为提高火炮的初速开辟了一条新的途径。为充分发挥高膛压的效能,火炮火药与装药也应该作相应的发展。本文就是讨论高压火炮对火药装药的新要求。并对几种常用的普通火药作了比较分析。指出了火药与装药的研究方向。     

高膛压火炮用发射药

高膛压火炮的出现为提高火炮的初速开辟了一条新的途径。为充分发挥高膛压的效能,火炮火药与装药也应该作相应的发展。本文就是讨论高压火炮对火药装药的新要求。并对几种常用的普通火药作了比较分析。指出了火药与装药的研究方向。     

火药起始参量对最大膛压影响的方差分析

火药弧厚和装药量是影响火炮最大膛压的两个重要的随机因素。本文用方差分析法对不同弧厚和不同装药量下最大膛压的样本值进行了显著性检验。在检验时,每个因素取两个不同水平,每个水平取两个样本,通过样本的统计量来检验不同因素对最大膛压的影响程度。检验结果表明,火药弧厚对最大膛压影响的敏感性比装药量强。所得结论对火炮的装药设计具有一定的指导意义。     

美军发展高强度混合硝酸酯火药的一些近况

为了满足高膛压火炮及某些导弹发展的需要,国外近一、二十年来正在保持或提高其它主要性能的基础上积极地研制结构强度高的混合硝酸酯火药。为应用于高膛压火炮而进行的这方面研究大约开始于六十年代上、中期,美国陆军匹克汀尼兵工厂菲尔德曼研究所的工作人员于1967年和1968年申请了含硝化棉和混合硝酸酯的高强度火药的两篇专利,准备用来取代传统的双、三基药。在1970年于美国纽约华特富立特兵工厂召开的“国际炮管烧蚀与控制会议”上,他们首次作了有关混合硝酸酯炮药发展的正式报告,介绍说两种混合     

药粒破碎的弹道判别标准和原因分析

本文通过弹道循环中示压效率的变化规律来判别火药在火炮膛内燃烧时的力学性能。药粒破碎将使火药能量利用率即火炮效率γ′提高,炮膛工作容积利用系数即示压效率η_g下降,并且偏离正常燃烧(无药粒破碎)时的γ_g′-T(V_0~2-T)、η_g-T(V_0~2/p_m-T)线性关系增大。在-40～ 50℃环境温度范围内通过对三种类型的火药在六种不同火炮上的弹道试验,作者认为只要装药结构合理,点、传火性能良好,火药制造工艺稳定。无论是高氮量单基药还是硝基胍火药(使用皮罗棉或混合棉)或混合酯火药,即使在高膛压火药中使用,其燃烧时力学性能是有保证的。低温少量药粒破碎并不会影响道弹性能反常。     

药粒破碎的弹道判别标准和原因分析

本文通过弹道循环中示压效率的变化规律来判别火药在火炮膛内燃烧时的力学性能。药粒破碎将使火药能量利用率即火炮效率γ′提高,炮膛工作容积利用系数即示压效率η_g 下降,并且偏离正常燃烧(无药粒破碎)时的γg′-T(V_0~2-T)、η_g-T(V_0~2/p_m-T)线性关系增大。在-40～ 50℃环境温度范围内通过对三种类型的火药在六种不同火炮上的弹道试验,作者认为只要装药结构合理,点、传火性能良好,火药制造工艺稳定。无论是高氮量单基药还是硝基胍火药(使用皮罗棉或混合棉)或混合酯火药,即使在高膛压火药中使用,其燃烧时力学性能是有保证的。低温少量药粒破碎并不会影响道弹性能反常。     

改善高能硝胺发射药力学性能研究

为满足高膛压火炮对高能发射药力学性能的应用要求,优化了RGD7高能硝胺发射药基础配方的黏结剂体系,分析了高能固体填料RDX和NQ与黏结剂体系的界面粘结性能.用配方体系中加入键合剂方法改善了高能硝胺发射药的力学性能.     

随行装药退火算法的优化设计及数值模拟

为了实现火炮发射过程中的压力平台效应,基于随行装药的思路,建立了固体随行装药内弹道模型和模拟退火算法模型,针对随行装药点火延迟时间和燃速两个关键参数进行优化设计。结果表明,模拟退火算法的优化结果比实验结果更好,在最大膛压不变的条件下,通过提高膛压的充满度系数,可使初速提高100m/s。     

炸药装药工艺对发射安全性的影响

利用大落锤撞击模拟加载装置，对铸装和压装两种装药条件下的B炸药进行了模拟火炮膛内发射主要加载应力试验，结果表明，在装药其它条件相同的情况下，压装药相对钝感，其发射安全性略优于铸装药。     

球扁药应用于大口径火炮高装填密度发射装药

研究了大弧厚球扁药成型工艺及其在大口径火炮高装填密度装药中的应用可行性。版面上装填试验表明：采用大弧厚球扁药能有效提高装填密度。经钝感处理后,对该药形进行30mm航炮射击试验,当球扁药在装药中的装填比例提高到一定程度时,与制式装药相比,初速增加了2．1％,而最大膛压基本保持不变,点火安全。100H射击试验表明：该药形经钝感处理后,应用于大口径火炮高装填密度是可行的、有效的。     

基于弹丸膛内速度微波测量的发射药燃烧规律

为研究发射药在膛内的燃烧规律,采用微波干涉仪、压电测试系统、30mm高压滑膛火炮建立了发射药膛内燃烧规律测试系统,并进行了相关试验。依据经典内弹道理论假设,建立了微波测试曲线处理方法,并对试验数据进行了处理。结果表明,实测膛底最大压力345.4MPa,用微波试验计算出的最大膛底压力为341M Pa,实测膛底压力曲线与由微波试验计算所得曲线能够较好地吻合。发射药膛内燃烧u-p曲线较爆发器中的平缓,发射药燃速与爆发器中的燃速相当。所建立的微波测试试验数据处理方法能够较好地反映发射药在火炮中的燃烧过程,5/7单基发射药在火炮中的燃烧规律与指数式燃烧公式有一定的偏离。     

新型大口径火炮全装药膛内压力波问题研究

为研究新型大口径火炮全装药膛内压力波存在的问题,通过理论分析、内弹道试验以及对装药结构优化设计等研究工作,摸清了膛内压力波过大产生的原因。在不改变原火炮药室结构的情况下,通过改进装药结构设计,改善了装药床的通气性,减小弹后自由空间,最大负压差由初期的80MPa左右降到20MPa以下,较好地解决了新型火炮装药膛内压力波过大、弹道性能不稳定的问题。     

新型大口径火炮全装药膛内压力波问题研究

为研究新型大口径火炮全装药膛内压力波存在的问题,通过理论分析、内弹道试验以及对装药结构优化设计等研究工作,摸清了膛内压力波过大产生 的原因.在不改变原火炮药室结构的情况下,通过改进装药结构设计,改善了装药床的通气性,减小弹后自由空间,最大负压差由初期的80 MPa左右降到20 MPa以下,较好地解决了新型火炮装药膛内压力波过大、弹道性能不稳定的问题.     

颗粒密实模块药的弹道性能

采用含能材料对高能硝胺发射药药粒进行表面处理并模压,得到一种新型颗粒密实模块药。利用30mm高压模拟试验火炮,研究其弹道性能。结果表明,不同密度颗粒密实模块药弹道试验稳定性均较好,与散粒药相比相同膛压下初速提高4.1%。另外,该颗粒密实模块药还具有明显的低温度系数效果,低温(-40℃)初速降为-0.13%,高温(50℃)膛压升为0.37%,而散粒药低温(-40℃)初速降为0.26%,高温(50℃)膛压升为9.04%。因此,将散粒药制成颗粒密实模块药,在保持最大膛压不变的条件下可以实现增加装药量,降低温度系数,达到大幅度提高炮口初速的目的。     

变燃速发射药内弹道参数的预估

运用内弹道势平衡理论将待测药和基准药的密闭爆发器实验数据及基准药的内弹道参数相联系,得到待测药与基准药最大膛压与炮口初速的关系式。以双基类XSX-1型和单基类XNX-1型变燃速发射药为基准药,以其在某火炮的内弹道参数为标准,分别对双基和单基变燃速发射药的炮口初速和最大膛压进行预估。结果表明,运用势平衡理论对变燃速发射药最大膛压和炮口初速进行预估是可行的,其结果具有准确性;预估结果能够体现药型尺寸与配方对变燃速发射药内弹道参数的影响。     

含硝酸铵发射药内弹道过程数值模拟

通过分析不同硝酸铵含量的发射药的能量示性数,在φ30 mm火炮装填条件下,采用传统的经典内弹道模型,模拟计算出不同硝酸铵含量的七孔火药发射药的膛压、弹丸初速等弹道参数,研究硝酸铵含量对硝酸铵发射药内弹道参数的影响。结果表明,随着硝酸铵含量的增加,膛内压力和弹丸速度先增加后降低,硝酸铵含量存在一个最优点使二者达到最大值。     

高能硝胺发射药在高膛压火炮上的使用安全性

采用30mm高压模拟炮试验研究手段和与单基药相对比的方法,对RGD7发射药在高膛压下的膛内压力波特征、内弹道适应性及其低温动态燃烧活性进行了研究与分析。结果表明,RGD7发射药低压下缓燃的燃烧特性有利于改善其在火炮膛内的受力环境,并表现出较好的内弹道适应性,具有良好的使用安全性,但其低温动态燃烧活性偏大,应用中需要加强控制,并进一步改善其低温力学性能。     

高渐增性燃烧火药的研究

本文第一部分用电子计算机对多孔火药、封面火药进行了内弹道计算,定量分析了高渐增性燃烧的火药对降低弹丸过载和提高初速的影响。第二部分介绍了封面管状火药的研制情况,进行了大量密闭爆发器试验,为了观察包覆火药中间燃烧状态的中止燃烧试验,火药的理化分析试验和火炮的靶场弹道试验。在85加农炮上的试验表明,在相同最大膛压下,采用研制的包覆火药,可提高示压效率4.5%,提高初速3.3%。