电磁轨道炮超高速弹丸软回收装置设计计算

针对电磁轨道炮超高速弹丸软回收技术难题,基于水下弹丸设计理论,介绍了弹丸软回收的工作原理,提出了基于低密度流体的超高速弹丸分段回收设计方案,给出了回收段参数的设计计算方法。结合案例,在阻力系数C_D=0.086的基础上,给出了初速2 500 m/s、最大过载不超过20 000 g的铝质弹丸的软回收技术方案。计算结果表明,利用设计的软回收技术方案,可在35 m的距离内,通过尘雾段、泡沫段、静水段和浸水纤维段4段回收装置,实现弹丸的可靠回收。     

水下炮弹水弹道特性仿真研究

应用了超空泡技术的水下炮弹在水下航行过程实现极大减阻,水下航程大幅提升,应用前景更为明朗。基于弹箭外弹道学及流体仿真软件对水下炮弹开展研究,建立了水下刚体弹道方程组,数值求解了水动力系数,仿真解算了相关弹道曲线,分析了水弹道稳定的初始攻角阈值。研究结果表明:水下炮弹弹丸发生沾湿的临界攻角为1.5°;900 m/s初速、8 000 rad/s转速、1°初始攻角的水下炮弹在水下可稳定航行100 m,存速大于100 m/s,转速大于6 300 rad/s;为保证水下炮弹稳定航行,初始攻角应小于1.3°。     

考虑靶背自由面效应的中等厚度混凝土介质侵彻工程模型

为评估弹丸侵彻和贯穿中等厚度混凝土介质的能力,在半无限混凝土介质靶体侵彻模型的基础上,考虑混凝土靶背自由面效应,通过构造基于混凝土靶背自由面位置相关的阻力衰减函数,修正弹丸侵彻半无限混凝土靶体的侵彻阻力,建立可以快速预测弹丸侵彻混凝土介质的侵彻深度、贯穿速度和侵彻过载等物理量的工程计算模型。模型中加入混凝土冲塞判据,修正了弹丸临界贯穿情况下的弹丸侵彻阻力,可以预测混凝土靶背发生剪切冲塞现象。用模型对低速(650 m/s)和高速(1 100 m/s)两种侵彻速度弹丸侵彻不同厚度C40混凝土靶板试验工况进行计算,计算结果显示弹丸剩余速度计算值与试验结果绝对值误差小于22.1%,弹丸过载与仿真过载峰值误差小于4.4%; 模型对不同侵彻速度下的有限厚度混凝土靶的临界贯穿厚度进行预测,与NDRC经验公式计算结果对比发现本文模型具有更好的计算精度和速度适应范围。     

基于仿真的动态载荷下圆柱支筒屈曲特性

针对目前对圆柱壳状零件屈曲特性进行仿真分析时忽略其上盖、圆角等结构的问题,为引信圆柱支筒保险机构优化设计和性能分析提供参考,利用ANSYS Workbench软件仿真研究了美军M739A1引信中的圆柱支筒在动态载荷作用下的屈曲特性,得到弹丸寿命期内可信环境下该圆柱支筒形态、轴向变形量以及最大应力随时间变化规律。震动环境、跌落过载低于47 000 g、发射过载低于38 000 g以及落速小于80m/s触碰土壤目标时支筒均不会屈曲。落速大于100m/s触碰土壤目标时支筒屈曲,且随着落速提高,屈曲临界时间明显减小,但临界应力增大不明显。弹丸对地触发落角越小,屈曲临界应力越小,屈曲临界时间越长。支筒屈曲特性受弹丸旋转环境影响很小,而圆角和上盖影响不可忽略。     

弹体高速侵彻半无限钢靶的研究

针对目前超出常规火炮炮口初速范围的弹丸侵彻规律研究匮乏的问题,提出一种弹体高速侵彻半无限钢靶的研究方法。在常规火炮速度范围的基础上,以高速发射平台为运用背景,拓宽了初速范围。利用 Autodyn 软件的Lagrange算法对不同长径比的钨合金弹体在1.0～2.5 km/s内侵彻38CrMoAl半无限钢靶进行数值仿真研究。根据数值仿真结果,对弹丸的侵彻规律进行分析研究。仿真结果表明：侵彻初速增大后,弹丸侵彻深度与相对穿深非线性增长;高速弹丸总侵彻时间较低速时更短,侵彻过程更迅速。     

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％.     

小口径炮弹引信计转数定距精度仿真方法

针对小口径炮弹计转数定距原理和精度问题,应用外弹道学理论,通过空气动力学仿真结果拟合出了阻力系数与马赫之间的函数解析式,并结合弹丸质点外弹道微分方程组,采用Matlab数值仿真得到了引信计转数定距炸点斜距离和炸点时间与射角、初速和弹丸质量之间的函数关系曲线。结果表明,射角、初速和弹丸质量相对标准值分别波动6.5倍,8.3%,2.9%时,计转数定距炸点斜距离分别波动0.05%,0.90%,0.50%,炸点时间分别波动0,8%,0。其他因素不变时,计转数引信定距精度受射角和初速影响很小,只有弹丸质量略有影响。     

一种杆式周向多爆炸成型弹丸战斗部数值模拟研究

为进一步提高侵彻威力,设计了一种杆式周向多爆炸成型弹丸战斗部方案.利用数值模拟方法,对外衬结构参数不同的战斗部进行模拟仿真,分析外衬对药型罩初速分布及弹丸成型的影响.模拟结果表明,优化外衬的结构参数,可以控制药型罩速度梯度,进而控制弹丸成型形状,最终所设计战斗部可成型长径比为4:1的密实杆式弹丸,弹丸可穿透30 mm厚45钢.研究结果表明,在线形药型罩外侧布置贴片,可以控制弹丸成型后的形状.     

水下炮内弹道分析与数值仿真

为提高火炮在水下发射的初速,水下炮炮口设有挡水板,发射时挡水板改变了膛内弹丸的受力状况。通过水下炮发射时弹丸膛内的受力分析,考虑射弹前方压缩空气形成的激波压力,结合经典内弹道理论,建立了水下炮内弹道模型。以某口径水下炮发射为例进行了数值仿真,得到水下炮的膛压和速度曲线,与传统火炮对比,变化趋势基本一致,但膛压略有增大,初速有所减小;仿真还得到水下炮弹前激波压力曲线,仿真结果与实验结果吻合。     

末制导炮弹膛内过载影响因素数值分析

针对弹炮耦合情况下末制导炮弹在膛内过载问题,通过分析过载影响因素,建立了末制导炮弹与火炮膛线身管相互耦合的动力学仿真模型;考虑了末制导炮弹的弹体与火炮身管发生相互接触/碰撞,以及膛线对末制导炮弹的扭转及摩擦的影响;对末制导炮弹在约束期的过载情况进行了数值仿真。研究表明导引部长度以及弹带与膛线径向强制量对末制导炮弹在膛内过载具有一定影响。     

导弹撞击水幕动态响应数值模拟研究

利用ANSYS/LS-DYNA有限元仿真软件,对掠海飞行导弹撞击水幕的动态过程进行模拟,分析了水幕厚度对导弹飞行速度、弹体载荷以及弹体头部压力的影响。分析结果表明:水幕厚度变化对弹体飞行速度变化影响很小;导弹整体过载与水幕厚度以及弹体初速有关,水幕厚度小于0.4 cm或大于8 cm时弹体的轴向过载随弹体速度增加而增加;当弹体飞行速度在300 m/s左右,弹体头部获得最大的冲击压力。数值研究结果为分析研究爆炸水幕形成技术以及水幕反导毁伤机理提供了数据支撑。     

某型舰炮增加射程可行性分析

火炮射程是舰炮武器系统的重要战术性能指标,提高火炮射程可以有效提高舰炮的作战性能。在对某舰炮武器系统结构不做大的改动条件下,通过对比、分析与计算提出了通过提高弹丸初速来增加火炮射程的技术途径。分析了提高弹丸初速对火炮结构的影响,并提出了相应的解决方案。通过分析弹丸初速提高后对炮口动能和反后坐装置的影响,对弹丸初速提高后火炮结构的适应性进行了分析。分析结果可为该型舰炮的改造和设计研究提供参考。     

基于LS-DYNA 的弹体入水过程冲击响应仿真

针对新型破障炮弹、助飞鱼雷等入水武器装备研制需求,开展弹体入水过程的冲击响应数值模拟,对比 分析弹头形状、入水初速和入水角度对速度衰减及过载响应等产生的影响。仿真结果表明：平头弹速度衰减最快, 锥头弹次之,圆头弹衰减最慢;圆头弹过载峰值最小,其头形结构最利于水中运动的稳定;入水初速越大,速度衰 减越快,弹体所受载荷增加也越明显;圆头弹倾斜60°入水时,前期速度衰减相对较慢,后期加快,过载峰值相对较 低。该仿真可为弹体设计和入水初态选择提供理论参考。     

气炮驱动猎枪试验系统

为了研究火炸药的安全性能,建立了用于火炸药危险性评估的猎枪试验系统.系统中的发射装置采用气体炮代替猎枪作为发射弹丸的激励源,配以实时速度测量系统和弹丸撞击、回收系统.通过建立的弹丸发射装置,在不同速度水平下,用模拟弹丸进行发射试验.结果表明:发射速度在250m/s以内时,装置最大测量误差小于2%;设计的弹托分离系统能有...     

利用随行装药技术实现超高速发射的探讨

在探讨了运用常规方法实现超高速发射的基础上,该文着重讨论了固体随行装药(STC)技术,完成了相应的弹道摸底试验.在某30mm火炮上使质量为57g的弹丸获得了大约2115m/s的初速,在最大膛压相当的情况下,初速增加了近100m/s,初步显示了随行装药(TC)技术提高火炮初速的弹道效果,并且还有很大的增速潜力.     

基于Matlab的某型橡皮动能弹外弹道仿真研究

为了研究某型橡皮动能弹弹丸的运动特性,文中利用Matlab仿真软件对弹丸的运动过程进行仿真,通过对仿真结果的分析,得到了弹丸速度随时间和距离变化的规律以及弹丸在不同距离上对有生目标的作用效果,解决了弹丸的飞行动能受空气阻力和重力影响,不同射击角度弹丸飞行动能衰减也不一样的问题,验证了弹丸在初速度为100 m/s时能够满足15～ 50 m的有效作用距离指标,为下一步优化改进提供理论基础.     

通气超空泡水下射弹数值模拟及试验研究

基于均质平衡流理论,利用流场分析软件Fluent 6.3对通气超空泡水下射弹进行了数值模拟,并利用射弹装置开展了试验研究.在初速为50 m/s和70 m/s两种情况下得到了射弹的通气超空泡,此时,随空化数减小,射弹形成超空泡需要更多的通气量,通气超空泡尾部不闭合;形成通气超空泡后,射弹阻力系数大幅度减小,并且不同速度的...     

卵形头部弹侵彻单多层混凝土靶板有限元仿真

单多层混凝土靶板已被广泛用于军用防护领域,为研究其抗侵彻性能,利用有限元程序LS-DYNA,对卵形弹以360～1 058 m/s的速度侵彻单多层混凝土靶板进行了数值计算,比较计算与试验下的弹丸剩余速度,讨论混凝土靶板的破坏现象,分析弹丸对单多层混凝土靶板的侵彻规律及靶板厚度对弹丸过载特性的影响.计算结果与试验结果相吻合,表明所建立的弹丸侵彻混凝土模型是有效的.     

不同头部形状弹丸高速侵彻混凝土的研究

为了研究着靶速度在1000～2000 m/s时弹丸的运动规律,分别对不同头部形状弹丸高速侵彻混凝土进行研究。介绍弹丸高速侵彻混凝土的研究现状,采用数值模拟方法对其进行研究,阐述高速弹丸侵彻混凝土的数值仿真,分析不同头部形状对弹丸高速侵彻混凝土的影响,并获得弹丸头部形状、着靶速度和侵彻深度的关系。仿真结果表明：当速度范围在1400～1700 m/s时,锥形头部弹丸的侵彻效应要优于其他三者;当速度范围在1800 m/s以上时,卵锥形弹丸由于发生大的磨蚀与变形此时已经失效,并且在此速度范围下,其他3种弹丸的侵彻效应逐渐趋于一致。该研究结果对今后动能弹及半穿甲弹丸的弹形设计具有一定借鉴意义。     

陶瓷复合装甲抗超高速破片试验研究

针对装甲车辆对超高速破片的防护需求,设计两种碳化硅陶瓷复合装甲,采用25 mm弹道炮和2 000 m/s的钨合金破片模拟弹进行靶试试验,考核两种结构抗超高速破片侵彻的防护能力。研究结果表明:碳化硅陶瓷在2 000 m/s以上的弹丸速度水平下具有高效的抗侵彻能力;面密度约为135 kg/m2的碳化硅陶瓷复合结构,可实现对2 000 m/s钨合金立方体破片模拟弹的有效防护。