低温感包覆火药装药的内弹道势平衡理论模拟

为了进一步研究低温感包覆火药装药的内弹道特征及其内弹道数值计算方法,运用内弹道势平衡理论,对制式装药和低温感包覆火药装药的势平衡点参数进行了比较。分析了低温感包覆火药装药势平衡点处燃去火药相对量ψE随装填密度变化的原因,并拟合了低温感包覆火药装药的实际燃气生成函数。在此基础上利用势平衡方程对内弹道过程进行了数值模拟。结果表明,计算曲线与实验曲线基本一致,应用内弹道势平衡理论描述低温感包覆火药装药的膛内燃烧规律可行。     

变燃速发射药膛内燃烧与内弹道过程研究

为了更好地描述与研究变燃速发射药膛内实际燃烧与内弹道过程,对30 mm火炮在两种装药量下应用内弹道势平衡理论求其势平衡点的位置及该点处的各参数。以坡膛处实测压力—时间曲线为标准求变燃速发射药膛内燃气的实际燃烧生成函数,用膛内实际燃气生成函数代替几何燃烧定律假设下的燃气生成函数,求解以势平衡态作为标准态的内弹道相似方程,并转化为弹道解。结果表明:应用内弹道势平衡理论描述和分析变燃速发射药膛内燃烧规律是可行的,拓展了其适用范围;通过对实际燃气生成函数的分析可以定性和定量地判断与研究变燃速发射药的燃烧性能;以变燃速发射药膛内实际燃气生成函数为基础求出弹道解具有准确性和可操作性。     

基于势平衡的小口径模压可燃药筒装药内弹道计算

为了研究小口径可燃药筒装药膛内实际燃烧规律,以小口径可燃药筒定容燃烧的p-t曲线与主装药膛内燃烧的p-t曲线为标准,应用势平衡理论确定了小口径可燃药筒装药的燃气生成函数表达式,建立了药筒装药的内弹道模型。利用该模型对25mm弹道炮在可燃药筒装药下的内弹道过程进行了模拟计算,得到了装药在膛内的实际燃气生成规律,并最终获得了25mm可燃药筒装药的弹道解。计算结果表明,小口径可燃药筒装药的燃烧过程分为3个阶段,即可燃药筒燃烧结束前阶段、可燃药筒燃完至势平衡点阶段及碎粒燃烧阶段,各阶段的燃气生成规律均以三项式表示。以小口径可燃药筒装药膛内燃气生成函数为基础模拟得到的计算曲线与火炮实测曲线基本一致,可以描述和分析小口径可燃药筒装药膛内实际燃烧规律。     

火药随机燃烧规律对弹道性能的影响

在考虑火药自身随机因素的基础上,对火药的实际燃烧过程作了一些探索性研究,提出了单颗粒火药的随机燃烧模型,并给出了火药在引燃时,局部燃烧的形状函数.在此理论的基础上,建立了经典内弹道的随机模型,并对模型的求解,以及相关问题作了一些理论分析和探讨,为内弹道学中随机问题的研究进行了初步的理论探索.     

低温感包覆火药装药的经典内弹道模型及其解法

以大量的实验为基础，给低温感包覆火药的燃烧过程，推导了低温感包覆火药在不同燃烧阶段的燃气生成函数，建立了包覆火药装药的经典内弹道物理模型和数学模型，并进行了数值求解。     

电热化学炮内弹道过程的势平衡分析

通过对电能作火药当量化假设,将势平衡理论用于电热化学炮的内弹道分析。根据常规和电热化学发射的试验结果,初步探讨了势平衡理论在电热化学炮内弹道数据分析中的应用。该方法可以用于确定弹丸运动的阻力系数,确定实际火药力和电能利用系数,评价脉冲放电的作用效能。根据势平衡点参数的变化,可以检测膛内火药燃烧是否有异常现象。     

固体脉冲推力器内弹道仿真与优化设计

为了研究固体脉冲推力器的内弹道特性以提高其性能,根据其不同阶段的工作特性,建立了考虑点火药燃烧的内弹道模型,对推进剂药柱数分别为13、16、19时的推力变化曲线进行了仿真研究,分析了点火药量对内弹道特性的影响。仿真与试验结果一致性较好,表明建立的脉冲推力器内弹道模型和仿真系统能较好地刻画其推力特性,点火药燃烧导致了较大的初始压力峰,在脉冲推力器的点火启动阶段必须考虑点火药燃烧对内弹道特性的影响。在此基础上建立了脉冲推力器的喷管结构优化模型,运用多岛遗传算法对喷管结构进行了优化,结果表明,合理的喷管设计提高了脉冲推力器的性能。     

基于两相流内弹道的火炮炮膛合力计算

炮膛合力计算多是采用只能计算膛内空间平均压力的经典内弹道模型,必然导致计算结果与实际射击过程有较大偏差.针对此问题,提出利用内弹道气动力模型取代经典模型,建立基于准两相流内弹道的炮膛合力计算模型,采用Godunov差分格式对内弹道方程组进行数值求解,得到膛内压力分布规律,进而得到炮膛合力.通过算例结果与理论值对比,验证了该方法的有效性和可靠性,为进一步提高火炮后坐运动建模与分析的准确性奠定了基础.     

深钝感球扁药发射装药膛内实际燃烧规律

应用内弹道势面衡理论研究了深钝感球扁药发射药膛内实际燃烧规律。密闭爆发器试验揭示了在控制好球扁药的钝感层的厚度及钝感剂在球扁药本体的浓度梯度分布时,可实现相对渐增性燃烧,由基大口径火炮射击试验数据的分析给出了深钝感球扁药发射装药势平衡点的位置和该点处的参数值,建立了膛内的实际燃气生成函数,结果表明内弹道势平衡理论为研究深钝感球扁药发射装药膛内实际燃烧规律开辟了一个新途径,本研究了建立深钝感球扁药发射装药实际燃烧规律的内弹道解法奠定了基础。     

存在侵蚀燃烧的发射药高、低温内弹道性能研究

为研究存在侵蚀燃烧的发射药高、低温内弹道性能,分析了发射药初温变化引起的火药热焓变化及对侵蚀燃烧的影响,修正了常温发射药的侵蚀函数,得到了高、低温多孔药燃速的数学表达式,建立了多孔发射药高、低温内弹道数学模型。应用该模型对某大口径舰炮高、低温内弹道进行仿真,计算结果和试验值一致性较好。通过对比仿真研究可得结论:考虑火药热焓变化对侵蚀燃烧影响的多孔发射药高、低温内弹道仿真结果更接近试验值。     

基于全膛烧蚀磨损特征的火炮内弹道仿真研究

为提高烧蚀火炮内弹道仿真精度,在文献\[1\]火炮烧蚀内弹道理论基础上,保持火药几何燃烧定律、火药燃速定律和体现起始部膛线烧蚀的弹丸起动压力方程不变,通过对变炮膛截面积、变药室容积、弹后烧蚀容积增量等全膛烧蚀磨损特征的分析和计算,建立体现全膛烧蚀的弹丸运动方程和内弹道基本方程,从而建立烧蚀磨损内弹道模型。借鉴经典内弹道诸元解算方法,导出烧蚀磨损内弹道模型解算方法。以某火炮试验数据为例进行仿真烧蚀磨损内弹道计算,仿真结果表明：初速仿真值与试验值误差为0.9%,能够满足火炮工程实践3%的仿真误差要求;仿真精度优于文献\[1\]的火炮烧蚀内弹道方法,证明了所建立的烧蚀磨损内弹道模型和诸元解算方法是正确的,可用于烧蚀磨损火炮身管寿命预测。     

等弧厚七孔发射药抛放弹内弹道计算

航空抛放弹内弹道计算通常使用的是形状函数法,具有严格的推导过程,但是当发射药分裂后,二项式函数不能完全体现发射药的形状特征.针对该问题,根据火药几何燃烧定律,通过计算七孔发射药瞬时燃烧面积,提出了等弧厚七孔发射药的内弹道新算法,可以满足当发射药完全燃烧时,相对燃烧面积是零,提高内弹道计算精度.     

多参数变化对埋头弹火炮内弹道性能的影响

为了给埋头弹内弹道设计提供理论依据,研究了埋头弹装填参数变化对内弹道过程的影响。基于两次点火及火药程序燃烧控制技术,开展了35mm埋头弹火炮内弹道性能试验,并建立埋头弹两次点火的内弹道理论模型,计算值与实测值吻合较好。在此基础上,分析了主装药装药量、弹丸质量、药室容积、火药力等参数变化对埋头弹火炮内弹道性能的影响,研究结果对指导埋头弹火炮内弹道设计有一定的参考价值。     

侵蚀燃烧在发射装药内弹道中的应用研究

侵蚀燃烧是具有内孔燃烧火药的一种普遍现象,应用侵蚀燃烧可改变火药燃烧的规律。由于火炮发射装药装填密度的变化,不同装填密度发射药所受的内孔与外部压力也不同,这种压力差使发射药内孔在火炮膛内燃烧时发生侵蚀燃烧。利用发射药内孔燃气流动的流速、传热和冲刷对燃速的影响,研究了火炮发射装药的侵蚀燃烧对发射药燃速的影响,建立了发射装药侵蚀燃烧数学模型,分析了发射药装填密度、内孔的孔径、药粒长度等变化所引起的侵蚀燃烧变化及对发射装药内弹道性能的影响。提出了在变装药中,利用侵蚀燃烧提高小装药量、小射程用发射装药膛压的方法。     

水面舰艇鱼雷发射装置内弹道数学模型与仿真

针对火药发射的特点,利用开口系统热力学第一定律的方法,建立了以火药为工质的鱼雷发射装置内弹道数学模型,并进行了计算机仿真.仿真结果与试验结果相比表明,所建立的数学模型较为准确地反映出鱼雷在发射管内的运动规律.     

火药动静态燃烧规律的对应关系

本文根据三种七孔药的实测膛内p～t曲线及爆发器p～t曲线,研究了火药的动静态燃烧规律及其对应关系,从定量上证实了内弹道势平衡理论弹道性能模拟方法建立过程中,有关动静态燃烧规律成正比的推断的正确性.     

多孔火药燃烧分裂后药粒的形状函数计算研究

在内弹道计算中，多孔火药在燃烧分裂前的形状函数已有严格的推导。但对分裂以后的形状函数没有一个理想的公式，因而计算结果与实际的符合程度不理想，本文根据多孔火药分裂后的几何形状和几何燃烧定律推导出各种多孔火药的形状函数．并提出了多孔火药分裂后的内弹道新解法。     

混合装药内弹道仿真及多参数符合计算

基于混合装药经典内弹道数学模型,建立了某榴弹炮内弹道Simulink仿真模型。以两种火药的燃速系数和燃速指数为符合参数,以最大膛压及初速的仿真值与表定值的平均相对误差为目标函数,编写了利用遗传算法进行符合计算的M文件,对内弹道参数进行了符合计算。结果表明,平均相对误差及各单项误差均可满足工程实际要求。该方法是对内弹道多参数符合计算的一种有益探索。     

变威力发射内弹道数值模拟

利用弹丸在膛内运动时排出部分火药气体以减小膛压是实现变威力发射的有效途径,在反恐防暴领域具有重要意义。根据经典内弹道理论及气体动力学原理,建立了变威力发射过程的内弹道数学模型,利用该模型编制计算程序对某防暴枪变威力发射内弹道过程进行了数值仿真,并研究了泄气孔位置、面积及气室容积等参数对初速、膛压的影响规律,数值仿真结果与试验结果有较好的一致性,验证了所建模型的正确性与可靠性,研究结果对变威力武器研制具有重要的指导意义。     

低温感火药降低火炮弹道温度系数的研究

研究了低温感（LTSC）包覆火在高、常、低温（50℃、15℃、-40℃）下燃烧的不同规律，分析了低温感包覆火药分批参与燃烧从而降低火炮弹道温度系数的机理。低温感硝胺火药中止实验和105mm火炮弹道实验结果表明，低温感硝胺火药具有降低火炮弹道温度系数的效果。