提高某自动机初速的技术途径探讨

某自动机采用转膛工作原理,由于身管与转膛体分离,身管与身管衬套之间、转膛体与转膛衬套之间具有间隙,存在火药气体泄漏现象.在身管长度和弹药状态同样情况下,初速降低约1.8％,接近初速指标的下限值.这给该研制产品使用制式弹药及其射表带来困难.通过内弹道分析,采用加长身管和减小身管、转膛体相关零件之间的气体泄漏等措施,达到提高初速之目的.优化身管外形和结构参数设计,使加长身管的刚度与原长身管基本相当,保证了火炮的射击精度满足战术技术指标.     

某火炮身管温度仿真计算及其影响因素分析

火炮射击过程中高温燃气周期性冲刷身管内膛导致内膛壁温升高,从而使以含能材料为主配方的全可燃装药在膛内滞留期间面临更多的热安全性问题.利用双一维两相流内弹道模型与一维轴对称热传导模型,描述了某火炮连续发射过程中的身管传热规律,并通过计算结果与试验测试结果对比,验证了模型的准确性.在此基础上,对持续射击20发的身管温度场进行了仿真,得到了每发射击完成后身管内、外壁温度分布规律,分析了不同环境温度、射击工况及身管厚度对身管温度变化规律的影响.结果表明,射击工况对药室内膛温度径向分布规律影响较大,环境温度、身管厚度对其的影响很小;环境温度、射击工况对药室内壁最高温度达到火炮报警温度的射击发数影响较大,身管厚度对其的影响很小.计算结果为装药射击热安全性、身管热烧蚀及寿命研究提供参考.     

衬套径向间隙部位火药气体压力计算

转膛炮依靠转膛体中的衬套前后移动与身管衬套尾端密闭火药气体,因此衬套与转膛体衬套孔之间应有一定径向间隙.该间隙部位的火药气体压力大小直接影响到转膛体的强度较核,从间隙流出的部分火药气体还影响到弹丸的初速.根据某转膛炮转膛体与衬套的实测径向间隙,应用气体动力学方程,分别计算出了衬套各个环形槽部位的火药气体压力,并对该部位的转膛体强度进行了校核,其应变计算值与射击时测试的应变值比较接近,为转膛体结构设计提供了理论依据.     

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。     

火炮身管内径测量现状及发展趋势

火炮身管在高温高压火药气体和高速弹丸的反复作用下,内膛受到不同程度磨损,其径向磨损量的测量对于确定火炮射击性能及身管剩余寿命具有重要意义.针对各种火炮身管内径测量方法和技术进行了分析和比较,研究了非接触测径技术及与径向磨损量密切相关的身管剩余寿命预测的发展趋势.     

基于导热反问题的身管传热计算

确定发射时输入内膛壁的热流密度对研究烧蚀磨损以及身管的热力学特性等问题至关重要。传统计算方法仅考虑了火药燃气以强迫对流方式与内膛壁面的对流换热。本文分析了输入内膛壁 的各项热流密度,运用导热反问题的研究方法计算了内膛输入热流密度,在此基础上,以其作为边界条 件,用有限元分析方法计算了温度分布,与巳知测试结果比较基本一致。文中还对持续射击条件下身管 径向温度分布特点进行了分析,指出采用身管主动冷却技术是控制持续射击过程中初始温度和峰值温 度的重要途径。     

内弹道对自动步枪枪管瞬态温场影响计算分析

为了探究在2种不同的内弹道条件下自动步枪连发射击过程中枪管温度场的差异,建立了普通自动步枪身管三维传热模型,通过试验验证了模型的正确性。进行了瞬态温度场仿真计算,得到了“膛压缓和上升内弹道方案”和“膛压快速上升内弹道方案”2种内弹道条件下30发和150发连续射击后枪管温度场与位移场的空间分布及演化情况。计算结果表明:“膛压缓和上升内弹道方案”与“膛压快速上升内弹道方案”相比,瞬态温度和位移上升速率更大。第一个方案除枪管尾部区域略低外,其他大部分区域瞬态温度分布较高,且温度引起位移变形也变大。2种方案的差异在膛口处达到最大值。瞬时高温对内壁产生烧蚀作用,这对枪管寿命和冷热偏不利。因此自动步枪内弹道调整为膛压快速上升内弹道方案对步枪性能提升更有利。     

复合材料身管压力场/温度场全等效应力有限元计算

建立了复合材料身管连续射击时的边界条件和有限元模型。对复合材料身管在连续射击过程中火药燃气压力和火药燃气温度场的动态全等效应力及其分布进行了数值仿真。所得到的结果,为复合材料身管的应用提供了一定的参考。     

火炮身管内膛表面材料强度退化机理研究

火炮射击过程中身管在热、力、化学等因素作用下平均每发射弹会产生微米级的内径扩大，是造成身管寿命终止的主要原因，研究内膛表面材料性能变化对揭示身管寿命机理具有重要意义。通过分析某寿命终止155 mm口径身管内膛表面材料组织和性能，获得了身管不同部位内膛表面材料组织形貌、厚度及力学性能。结合身管温度梯度分析及烧蚀模拟试验，揭示了身管内膛表面材料性能退化机理及其与射弹发数关系。研究结果表明：身管寿命初期，在火药燃气作用下内膛表面材料相变形成硬化层，硬化层厚度与火药燃气温度及作用时间相关；身管烧蚀磨损发生在硬化层表面，硬化层常温下硬度和强度比基体高1倍，呈现硬脆特征，高温下硬度和强度迅速下降，在弹带摩擦及气流冲刷下造成身管内径扩大。     

远程火炮弹丸起始扰动的动力学特性

为研究远程火炮射击时弹丸起始扰动的形成机理,基于凯恩动力学方法建立火炮动坐标系下弹丸动力学模型.基于该模型提出火炮运动环境下的弹丸运动描述方法,给出弹与炮相互作用力和力矩的表达式.结合工程实际,对弹丸在发射过程中运动规律进行理论研究.通过仿真验证弹与炮间隙、弹丸质量偏心、膛内火药气体泄漏以及身管弯曲、身管弹性振动和炮架...     

非对称等离子体弧温度场三维重建

等离子体加工技术在处理各类难加工材料的成形与制备方面备受关注,其温度特性是影响加工质量的决定性因素。针对现有温度特性研究大多在弧径向对称的假设前提下完成的问题,提出了一种基于灰度值的非对称等离子体弧温度场三维重建方法。基于灰度值对非对称等离子体弧形貌进行三维重构,重构结果与温度场的定性分布存在对应关系;利用自行设计的黑体炉对比色测温公式进行参数标定,通过比色测温原理得到等离子体弧图像中灰度值与温度的对应关系;将计算得到的温度值代入形貌模型,完成等离子体弧温度场的三维重建。研究结果描述了等离子体弧温度的分布情况,实现对非对称等离子体弧温度场的非接触测量,可为等离子体加工技术的温度控制提供指导。     

短路波导法测试低损耗透波材料高温复介电常数

针对透波材料的高温复介电常数测试问题,概述了短路波导法测试低损耗透波材料复介电常数的原理;对高温测试波导的选材与设计进行了分析;对电磁窗常用的几种透波材料的高温复介电常数进行了测试。结果表明:此系统可以从室温到1600℃对透波材料的复介电常数进行精确测量。     

熔铸装药凝固过程温度场变化分析

为消除熔铸装药缩孔,对凝固过程内外温度场的关联工艺进行研究.分别对普通注装、冒口漏斗注装和热芯棒注装3种工艺熔铸装药凝固过程进行实验及结果分析,通过检测壳体外部温度预判壳体内部温度变化,实现壳体内部装药质量预判,得出影响熔铸装药凝固过程的温度变化规律.结果表明:装药凝固过程壳体内部温降随时间增加而降低,装药外部温度随内部中心温度降低而降低,且均呈直线变化.     

坦克履带行驶装置温度场数值计算分析

为掌握坦克履带行驶装置的温度状况,建立了三维温度场数学模型,应用ANSYS软件进行了有限元数值计算,得到了负重轮、主动轮、诱导轮和履带环的详细温度分布。研究了坦克行驶速度、外界环境温度、太阳辐射能量、地面状况和坦克载荷等因素对负重轮温度的影响,敏感性分析显示坦克载荷的影响最大,地面状况的影响最小。研制了负重轮温度实车测试系统并进行了试验,有限元计算结果与试验值符合较好。     

基于高速成像的爆炸温度场测试方法

为实现对爆炸温度场的动态测量,针对爆炸温度场变化快、范围广、温度高、难以测量的问题,提出一种基于高速成像技术的爆炸温度场测温方法.基于辐射原理推导出高速成像系统的温度测量模型,建立高速相机图像灰度值和被爆炸温度之间的对应关系,得到可通过控制高速成像系统曝光时间和透光率2个参数控制测温范围的算法;搭建高速成像爆炸温度场测...     

自行加榴炮药温精确测量研究

药温是155 mm自行加榴炮的主要战技指标之一,是影响火炮初速和射程的重要参量.在分析发射药传热特性的基础上,建立了描述药温变化规律的非稳态热传导模型,开发了一种非接触式全自动药温在线测量装置,可实现对自行加榴炮的装药温度场和实时平均温度的精确测量,并能通过该装置上的通讯接口将测量结果传输给火控系统的炮长任务终端,满足了自行加榴炮武器系统对数字化和信息化的要求.     

CCD技术在发动机温度场测试中的应用研究

基于CCD图像传感器的温度测量技术是一种新兴的非接触式测温技术。与其他非接触式测温技术相比,它具有光电转换灵敏度高、信号失真度小、工作稳定可靠等优点,特别适合高温检测。发动机火焰温度场对于研究发动机的燃烧特性具有重要价值,但是,火焰温度场测试是一项难度很大的高温测试研究课题。本文结合实测经验介绍了CCD测温技术在温度场测试中应用的测试原理、测试系统组成、误差分析和实测效果。     

光纤惯组温度补偿模型和测试技术研究

光纤惯性导航系统中的光纤陀螺和石英加速度计的漂移受温度变化影响显著,导致其在导航系统中的应用受到各种制约。现在工程上采用的温控技术虽然保证了光纤陀螺工作环境温度的稳定,但其需要在陀螺内增加温控设置,并对设置的温度控制性能提出了较高的要求,这样必定会增加光纤陀螺的体积、质量和成本,同时温控精度也受到制约。提出了一种基于光纤惯性测量组合的温度补偿模型,并设计相应的试验方法对陀螺仪和加速度计的零偏和标度因数进行了温度补偿。试验验证,提出的温度模型准确有效,有利于补偿因温度变化引起的加速度计和陀螺仪的零偏和标度因数影响,达到提高惯性导航系统的导航精度的目的。     

典型弹药装药保温平衡时间特性实验研究

发射药温度直接影响装药的燃烧速度,进而影响火炮的发射性能。为了深入研究弹药温度试验中发射装药的保温平衡时间,选取了不同口径的多种现役典型弹药展开了实验研究,通过对弹药改装并搭建多通道的温度采集系统,测量了靶场弹药保温试验升、降温过程中发射装药内部温度的变化规律。在此基础上,引入了弹药热学中心的概念和保温平衡时间的计算方法,得到了12种发射药在4种温度工况下的保温平衡时间。研究结果表明:弹药内部从外向里传热速率越来越慢、保温平衡时间越来越长; 本文研究的12种发射装药的保温平衡时间均不超过26 h,口径较大的弹药所需的弹药保温平衡时间较长,其中小口径弹药的保温平衡时间仅需要7～8 h; 装药中心的传火管结构和中空的可燃纸筒结构减小了弹药的保温平衡时间。通过比较得出,靶场试验弹药的保温平衡时间较现行国军标规定的保温平衡时间可大幅缩短,能够提高靶场试验效率,具有重要意义。     

红外测温技术测量温压炸药爆炸温度

为了准确测量温压炸药爆炸温度,提出一种利用红外热像仪测量爆炸温度的方法。根据辐射测温原理建立红外热像仪测温模型,首先,结合爆炸火球辐射特性,进行红外热像仪的辐射定标、推导爆炸温度的计算公式,火球辐射温度反演。然后,讨论发射率和大气光谱透过率对测温精度的影响,并给出对应的补偿方法。以PMX炸药为例,应用该方法进行辐射定标和爆炸温度测量,获得爆炸火球随时间变化曲线。实验证明该方法是一种高稳定性、简单有效的测温方法,本研究为爆炸场温度测试提供了切实可行的解决方案。