高低压室发射弹丸内弹道仿真与试验研究

为了研究高低压室发射弹丸过程中内弹道的参数设计问题,采用经典内弹道理论,结合高低压室发射特点,建立了高低压室发射弹丸内弹道仿真计算模型,设计了一种高低压室发射系统试验装置,对不同喷口大小情况下的高低压室发射弹丸内弹道进行了试验研究,将仿真计算结果与试验结果进行了对比分析,验证了仿真计算模型的合理性。应用该仿真模型分析了高低压室内弹道工程设计中的发射药弧厚、破孔压力、弹丸启动拉力等因素对内弹道性能的影响。研究表明:高压室喷口大小对高压室压力和弹丸初速影响较大,减小喷口半径在一定程度上可以降低火药的能量损失; 发射药弧厚对高低压室内弹道性能影响较大,随着弧厚的增加,高低压室压力降低,弹丸出炮口速度降低; 破孔压力对高低压室内弹道性能影响较小,但应满足高压室内发射药的点火压力要求; 弹丸启动拉力主要影响低压室内压力和弹丸初速,与高压室的压力基本无关。研究结果可为高低压室内弹道结构设计和装药设计提供参考。     

小口径高低压发射系统内弹道数值模拟及试验

针对小口径高低压室发射系统结构特点,采用数值模拟与试验相结合的方法对其内弹道特性进行了研究。利用经典内弹道理论建立了高低压室发射系统内弹道数学模型并进行了数值模拟和试验验证。结果表明,数值模拟结果与试验结果较为接近,证明所建立的内弹道模型合理可靠。     

无喷管固体火箭发动机内弹道计算

给出了一种无喷管固体火箭发动机内弹道计算方法,利用此算法就无喷管固体火箭发动机结构和装药等参数对性能的影响状况进行了分析,并得出结论:装药形式、结构尺寸、固体推进剂的燃烧规律与试验温度都对无喷管固体火箭发动机内弹道性能有影响。     

固体火箭发动机燃气导流片导转特性分析研究

在固体火箭发动机喷管内采用燃气导流片技术,可以使火箭绕其纵轴旋转。文中建立了喷管内燃气导流片流场数值分析的数学和物理模型,通过数值仿真分析了导流片产生导转力矩的原因及其结构参数对火箭导转特性的影响,并采用高速旋转试验和外弹道飞行测试试验结果与理论计算结果进行比较,结果表明火箭最大转速的理论计算结果和试验结果一致性较好,从而验证了燃气导流片数值模型的可靠性。     

喷嘴型面对膏体火箭内弹道的影响

为研究燃面变化对膏体火箭发动机内弹道调节精度的影响,根据膏体火箭发动机的工作原理,分别推导了直圆管喷嘴和锥形扩张喷嘴型面下的膏体推进剂燃面方程,建立了膏体火箭发动机零维内弹道模型,分析了喷嘴型面对发动机内弹道性能的影响,并进行了直圆管喷嘴发动机试验.结果表明,直圆管喷嘴下计算的点火时间比试验结果短,但平衡时间及平衡压强与试验结果基本吻合,喷嘴型面变化对发动机平衡时间影响很大.     

多孔药高低压室内弹道仿真与计算

为了准确对多孔发射药高低压室内弹道进行仿真计算,对高低压室内弹道的主要方程进行推导,建立了多孔发射药高低压室内弹道仿真模型。应用该模型对某40 mm低速榴弹内弹道进行仿真计算,获得了燃气压力、弹丸速度、弹丸过载等内弹道性能曲线。通过计算值和实测值一致性比较,验证了该数学模型的正确性,为多孔药高低压室发射装药结构设计提供了理论依据。基于Simulink仿真计算的方法,为可靠计算复杂的高低压室内弹道方程提供了一种简便的途径。     

固体火箭发动机一维两相内弹道研究

针对目前工程上所采用的固体火箭发动机内弹道模型过于简单(如零维模型、单一气相模型等)和两相内弹道模型难以统一的问题,构造了适用于固体火箭发动机复杂装药条件下统一的一维两相内弹道计算模型,推导了不同类型边界条件、收敛准则、凝相质量等物理模型,采用理论方法计算凝相粒子直径的变化.利用上述模型对某远程火箭发动机进行了内弹道计算与分析,计算结果与实验数据吻合良好,表明该两相内弹道模型可以有效地降低纯气相模型引起的理论与实际之间的模型偏差,有利于提高固体推进剂火箭发动机内弹道的预示精度.     

固体火箭发动机通用内弹道计算方法

本文应用固体火箭发动机原理与准一元流动理论,在现有的内弹道方程基础上,建立了能对长尾管结构、多元推进剂组合装药及多元推进剂组合装药长尾管结构的单室固体火箭发动机内弹道进行计算的通用方程组,导出了平衡压力计算的通用公式。文中对多元推进剂装药长尾管结构发动机进行了实例计算,计算结果与实验结果符合得较好。     

固体火箭发动机点火过程内弹道计算

探讨了固体火箭发动机点火瞬态一维非定常内弹道模型,综合考虑侵蚀燃烧、加质、摩擦、压力升高速率等因素对内弹道性能的影响,建立控制方程组并采用隐式差分方法结合特征线法求解,应用VC＋＋．NET面向对象技术编制计算机软件。数值算例表明：软件可以进行较为精确的计算并分析发动机点火内弹道影响因素对性能的影响。为发动机内弹道性能计算及火箭发动机工程设计提供了一套更实用的工具。     

遗传算法在固体火箭总体优化设计中的应用

在综合考虑固体火箭发动机内弹道性能和火箭外弹道性能的情况下,融 内外弹道仿真分析为一体,系统分析了发动机装药,燃烧室和喷管设计参数对发动机性能及全弹性能的影响。通过建立火箭质量模型,气动 算模型,外弹道模型和内弹道模型,在满足总体设计指标的前提下,以起飞质量最小为目标函数,将遗传算法应用于固体火箭总体一体化优化中,完成4个变量的寻优计算,获得满意结果。     

双药室低后坐能弹药技术研究

为了大幅降低火炮发射时的后坐力并保持弹丸初速基本不变,设计了一种双药室低后坐能弹药和验证火炮机构。根据火炮内弹道理论和火箭发动机内弹道理论,建立了一种基于双药室低后坐能弹药的内弹道模型;通过正交试验法分析了弹药后药室喷管喉径、装药质量及燃速对弹药前推力的影响,确定了与弹药前药室底推力规律和总冲量大小相当的最优设计方案,得到了火炮后坐运动部分发射过程中的受力规律。仿真计算表明:发射某中口径火炮弹丸的后坐冲量可减少82. 1%,初步验证了火炮发射双药室低后坐能弹药技术可行,对未来大幅减小火炮的后坐力和提高火炮机动性具有重要意义。     

基于混合粒子群优化算法的火箭弹内弹道优化设计

针对无控火箭弹的内弹道优化问题,以增加射程为目标,在发动机总冲恒定的约束条件下,分别建立了固体火箭发动机单室单推模式和单室双推模式的内弹道数学模型和优化模型,采用改进的混合粒子群优化算法,对固体火箭发动机的内弹道特性进行优化设计,求得了全局最优解。仿真结果表明,提出的混合粒子群优化算法具有较好的全局寻优能力和鲁棒性,是解决固体火箭发动机内弹道优化问题的有效方法; 设计的优化策略将某型122 mm无控火箭弹的最远射程提高了3.75%～4.45%,仿真结果对无控火箭弹的总体设计具有一定的理论指导意义。     

固体火箭助推器内弹道同步性仿真计算

探讨和分析了固体火箭助推器内弹道的同步性问题.以某型导弹火箭发动机为例,采用蒙特卡罗法随机模拟其内弹道性能的波动,并进行了仿真计算,分析研究了影响火箭助推器内弹道同步性的显著因素,从工程应用角度出发,就提高和改善火箭助推器内弹道的同步性提出了相应的技术措施.同时,该仿真计算可作为飞行器运动轨迹及稳定性仿真模拟的基础和前提     

固体发动机药柱裂纹修补技术研究

采用灌浆修补技术对固体火箭发动机药柱的裂纹进行修补，进行了修补区域药柱的力学性能、能量特性和燃烧性能测试试验，并对发动机修补端面的燃面推移规律和发动机内弹道进行了仿真，分析了发动机和修补区域的结构完整性。试验和计算结果表明，发动机装药裂纹灌浆修补法是有效的。     

点火过程对小型固体火箭发动机内弹道影响

为了研究某小型固体火箭发动机点火过程对内弹道性能的影响,建立包含点火过程的小型固体火箭发动机的内弹道数值研究模型和试验验证方案,对点火药量为1.0 g、0.8 g、0.6 g和0.4 g的发动机进行了内弹道数值研究,试验研究了点火药量为1.0 g和0.8 g两种情况,数值计算结果与试验结果基本一致。研究结果表明:小型固体火箭发动机由于燃烧室体积小,点火过程对内弹道影响明显;点火药量越大,点火药装填密度越大,引起压力峰值越大,稳定工作时间越短;经验估算得到的1.0 g点火药量产生了过高的压力,是稳定压力的三倍,0.8 g的点火药量能够满足点火可靠性和总体设计要求,产生最大压力为27.08 MPa,稳定工作时长159 ms,建议该小型火箭发动机的点火药量为0.8 g。     

大跨度抛索火箭发动机总体设计与计算

针对抛索火箭质量小、射程近的特点,重点对发动机的装药、喷管进行了设计,提出单根药柱和三根药柱两种装药参数设计方案。针对不同方案,采用四阶龙格．库塔法对发动机的内弹道进行了计算,通过冲量对比,选用装填三根药柱的设计方案。通过试验,对发动机的膛压、推力进行了测试。结果表明,数值计算结果与试验数据较为一致,发动机设计方案满足抛索火箭的技术指标要求。     

星形串联装药的设计方法

为提高火箭发动机装填系数,增大火箭射程,提出了星形串联装药的结构,给出了此装药的初始燃烧面、初始通气参量、体积装填系数与装药几何尺寸之间的数学关系,并根据某火箭发动机的装药参数,计算了星形串联装药内弹道特性参数。设计及计算结果表明,星形串联装药能增大发动机装药量,降低通气参量,提高发动机总冲、推力等。     

微型固体火箭发动机内弹道的数值模拟

随着计算流体力学(CFD)的不断发展, 利用计算机对火箭发动机燃烧室内的气体流动过程进行数值模拟已经成为固体火箭发动机设计中非常重要的一种研究手段, 越来越受到研究人员的重视.文中使用通用流体软件对微型火箭发动机进行内弹道特性的数值模拟进行了研究, 并通过与理论计算所得数值的比较,证明了模拟结果的正确性.     

高低压内弹道优化设计

本文以高压室最大压力P_(Im)Ⅱ和低压室最大压力值P_(2m)作为优化目标函数,以高低压系统的主要结构参数(喷孔直径d_1、高压室内半径r、高度H、高压室衬片厚b、弹丸挤进压力P_0和高压空壁厚S_0)为优化参数.組成双目标有约束的优化数学模型.用加权求和法选优,用复形法编制计算程序上机计算.然后根据优化结果和工艺要求调整各项内弹道结构参数.用此法选择高低压系统内弹道设计方案比较理想有效.     

身管磨损对内弹道性能的影响

内弹道性能试验结果随身管内膛尺寸的变化而变化.文中应用两相流内弹道理论和计算机仿真技术,提出了一种计算和分析磨损身管内膛变化引起内弹道性能改变量的新方法.计算结果得到了试验验证.