热身管下小口径枪弹弹头壳材料对其膛内运动的影响规律

针对95-1式自动步枪多发射击过程中枪管温度过高、射弹散布变大的现象,以5.8 mm枪弹为研究对象,开展热身管下不同弹头壳材料对其膛内运动的影响规律研究,并通过射击试验进行验证。基于传热学基本原理,借助有限元手段建立多物理场耦合下弹头膛内运动模型。研究结果表明：常温时铜弹头壳弹头膛内摆角小于覆铜钢弹头壳弹头,增幅随身管温度升高明显;相同膛压条件下,铜弹头壳弹头出膛口速度低于覆铜钢弹头壳弹头,在射击30发和60发后,铜弹头壳弹头出膛口速度随着身管温度升高分别减小2.2 m/s、1.8 m/s,膛内运动时间增加2.6μs、4.7μs,覆铜钢弹头壳弹头出膛口速度分别降低0.7 m/s和增大1.4 m/s,膛内运动时间减小1.7μs、0.8μs;所得研究成果可为轻武器弹药设计提供理论参考。     

小口径步枪弹头后效期运动特性试验与数值研究

开展弹头在膛口流场运动特性的研究,在准确理解膛口气流对弹头作用以及提高武器射击精度方面都具有重要意义。以某发5.8 mm口径步枪弹为例,提出了结合高速摄影与阴影照相法,对弹头在膛口流场运动特性进行了试验研究。以试验测试膛压数据为依据,运用耦合内弹道的计算流体力学方法研究弹头在膛口流场中的受力和运动规律。试验结果表明,采用所设计的试验方案可以捕捉到后效期清晰的流场变化和弹头运动。数值计算研究发现：弹头在膛口流场中的运动并非全程加速,冠状气团和火药核心射流的作用是弹头速度变化的主要原因;在轴向力转变时刻,弹头底部仍存在弹底激波。     

弹道枪水下全淹没式发射膛口流场演化特性的数值模拟研究

为了解弹道枪水下全淹没式发射膛口流场的演化特性,搭建水下射击实验平台,运用直接摄影法捕捉其膛口流场演变的全过程。实验发现：在弹头出膛前,弹前水柱已经在膛口空化产生水蒸汽;弹头出膛后,膛内燃气流出并与水蒸汽掺混,将弹头包裹;弹头远离膛口后,燃气射流继续膨胀,头部呈锥形;弹头表面不断空化产生水蒸汽,形成超空泡,同时在弹头尾部会留下细长的气柱。在实验基础上建立二维多相流模型,采用流体体积函数多相流模型和标准k-ε湍流模型,结合动网格及用户自定义函数技术,对实验工况进行数值模拟。结果表明：弹道枪水下全淹没式发射时,高度欠膨胀的火药燃气出膛口后,形成了包含两个瓶状激波的复杂波系结构;弹头出膛后,在膛口流场区域内不断加速,随着弹头远离膛口流场区域,弹头速度不断衰减。     

弹药参数及误差对弹头膛内运动的影响研究

为深入了解狙击步枪枪弹参数、误差对弹头膛内运动过程的影响,基于非线性有限元法建立了某型狙击步枪弹/枪相互作用数值计算模型,并通过试验验证了模型的正确性。重点考虑了弹头结构参数与材质、弹/药参数误差对弹头膛内运动的影响,定性、定量地分析了参数及误差对弹头膛内摆动角、轴向受力、膛压及初速的影响规律,揭示了狙击弹参数及误差与弹头膛内运动间的关系,有利于提高对狙击弹设计工作的认知水平。     

高温引起的弹头壳铜被甲材料性能变化对弹头膛内运动影响

为了研究高温下铜被甲弹头在膛内运动状况,通过高温拉伸试验得到枪管材料和弹头壳铜被甲材料的力学性能参数,建立了铜被甲弹头在全枪管中的挤进运动有限元模型。该模型考虑了枪管在重力作用下的预弯曲以及铜被甲材料在不同温度时的力学性能。通过数值模拟研究了弹头挤进过程以及弹头在膛内运动姿态,分析了铜被甲弹头在不同温度下的挤进阻力、材料流动及变形。计算结果表明,温度越高,弹头在膛内变形越大,前进阻力也越大,弹头头部铜被甲弯曲程度越厉害;对弹头运动姿态进行分析后发现,温度越高,弹头在膛内摆动角越大,说明了热枪状态下铜被甲弹头的射击精度会下降,射弹散布变大。     

坡膛结构参数对枪械内弹道挤进时期的影响研究

枪械射击过程中枪管坡膛处工作环境恶劣,为了研究枪管坡膛角度对挤进过程坡膛处受力的影响,建立了不同坡膛角下考虑枪管及弹头结构特性、本构非线性等因素的三维有限元模型,分析了不同坡膛角对弹头挤进过程的影响,获得了不同坡膛角下挤进阻力随挤进位移的变化数据;建立了挤进阻力的响应面模型,基于上述数据采用Hermite多项式,求解获得了挤进阻力以坡膛角和挤进位移为变量的计算公式;提出建立了考虑挤进阻力的弹头挤进过程的动力学模型,编程计算了枪弹挤进过程中的挤进压力,获得了某大口径机枪满足弹头初速条件的坡膛角度取值范围为0.11°~1.13°,进而得到了缓减枪管坡膛受力、保证弹头最高初速、满足坡膛角设计范围的坡膛角度最优解为0.56°。     

某大口径机枪内膛损伤对弹头挤进过程的影响研究

为研究大口径机枪枪管寿命过程中内膛损伤对弹头动态挤进过程的影响,分析影响枪管寿命的关键因素,在进行大量射击试验获得枪管内膛损伤发展规律基础上,建立了不同寿命阶段含内膛损伤枪管的精确有限元模型。采用Fortran子程序的方式实现了内弹道过程与显式有限元方法的迭代数值求解,获得了弹头挤进过程中表面形貌及运动姿态随内膛损伤发展的变化数据。对比数值模拟结果与试验数据验证了弹-枪耦合模型的准确性。仿真结果表明：内膛损伤导致的弹头挤进过程中,质心偏移量和弹头摆动角的增加、表面形貌及气动力参数的改变,以及由于导转侧损伤较严重引起的弹头所受导转力和转速下降等3个因素是导致弹头外弹道飞行稳定性降低及枪管寿终的主要原因。研究结果为进一步研究枪管寿终机理,提高枪管寿命具有一定的参考意义。     

读者信箱

问:枪口动能、膛压、导程等这些数据是怎样得到的? 江苏仪征 刘思源 答:枪口动能指弹头出枪口时的动能,其等于弹头质量与出膛速度平方乘积的一半,一般通过公式E=1/2MV2计算行到,式中E代表动能,M代表弹头质量,V代表弹头刚一出枪口时的速度,即枪口初速或称弹头初速.     

内膛损伤枪管对内弹道性能和弹头出膛状态的影响研究

为研究大口径机枪内弹道性能和弹头出膛状态受内膛损伤的影响规律,探究内膛损伤导致枪管寿终的关键因素,对某12.7 mm重机枪进行了系统的寿命试验。分析获得了该枪枪管内膛损伤的主要形式及其随射弹数增加在枪管轴向的分布及演化规律,在此基础上建立了精确的不同寿命阶段内膛损伤枪管的弹-枪热力耦合有限元模型。采用Fortran子程序实现了内弹道过程与显式有限元方法的迭代数值求解,获得了12.7 mm弹头内弹道性能及出膛状态等随内膛损伤发展的变化规律,将数值模拟结果与寿命试验数据进行对比验证了弹-枪耦合模型的准确性。仿真结果表明:弹头出膛时的扰动量、转速的下降量以及表面形貌的改变量等随枪管射弹数增加而增加,在身管寿命后期表现尤为明显;弹头出膛状态的改变是导致该枪枪管寿终的主要原因。研究结果对进一步分析内膛损伤引起的弹头外弹道性能退化行为,实现从内到外完整地分析枪管寿终机理具有重要意义。     

101个重要事件(42～45)

膛线的英文名称是“RIFLING”,源于古高地日耳曼语“RIFFILON”,原义是“波纹”,“细浪”。由英文这个术语又派生出“RIFLE”(线膛步枪)。早年,我国将这类步枪音译为“来复枪”。膛线称作“来复线”。 大家当然很清楚,如果枪管是滑膛的,那么弹头在火药气体推动下,出了膛口,在空气中飞行,空气阻力一方面使弹头减速,另一方面使它翻跟斗(弹头受到的另一个力是重力,主要使弹头沿近似抛物线的轨迹飞行),这样射程就会大大减小,射弹散布增大,射击效果降低。为了保证弹头在空气中飞行稳定,通常采取的措施有二。其一是使弹头作高速旋转运动(现代步枪弹头飞离膛     

内膛损伤枪管膛口扰动参数研究

为分析枪管内膛损伤导致射击精度下降、椭圆弹孔率上升进而导致枪管寿终的问题,基于系统的某12.7 mm机枪枪管寿命试验,建立无损伤枪管、寿命中前期枪管、寿命中期枪管及寿终枪管4个寿命阶段枪管内弹道过程的弹枪热力耦合模型。采用均匀设计方法安排弹药随机因素影响下的弹头内弹道过程仿真实验,获得不同内膛损伤程度的枪管膛口扰动状态随弹药参数变化的响应值,仿真计算结果与试验数据吻合较好。利用基于3次B样 条曲线的偏最小二乘回归建模方法对传统均匀设计响应面法进行改进,获得以弹药参数为自变量的弹头膛口扰动响应面方程及枪管在不同寿命阶段时弹药随机因素对弹头出膛时初始扰动状态的影响规律。仿真实验及数据分析结果表明：各弹药参数对不同寿命阶段的枪管膛口扰动量贡献度均不相同;为降低寿命末期枪管的弹头膛口扰动,应尽量减少弹头的质量偏心,在合理范围内适当减少弹头壳初始屈服应力,并取适中的弹头壳圆柱部直径和装药量。     

膛口装置之三·消声器篇

膛口噪声的来源 各种枪炮射击时都会产生强烈的噪声,射击噪声会严重影响听觉、妨碍通信且易暴露目标,因此在武器技术的发展过程中,人们一直在寻求降低射击噪声的方法。 任射击噪声中有3种不同类型的声源,一种是射击过程中运动机构碰撞摩擦产生的机械噪声,这种噪声较低,在枪炮噪声中影响不大。另一种是弹头出膛口后飞行产生的弹道噪声,超音速弹头会形成弹头激波,产生“轰”声,在弹道     

AK系列枪械膛口装置发展进化史

膛口装置类型 枪械射击时膛口处的火药燃气除了向前推动弹头做功外,还会产生诸多不利影响,如:高速喷出的火药燃气的反作用将增大枪械的后坐力,影响枪械射击精度和稳定性;膛口冲击波扬起的尘土和火光不仅会影响射手瞄准,还会暴露射手位置;弹头出膛口瞬间,高压火药燃气急速膨胀并冲击大气,产生的气动噪声会对射手产生伤害等.     

5.8mm手枪弹采用铝合金弹头壳的构想

5.8mm手枪弹作为自卫手枪弹药,能量多有剩余,但是作为冲锋枪弹药,能量就明显不足,在50m距离上不能击穿凯夫拉防护装置,因此它不能作为战斗枪弹使用。 提高弹头威力主要是提高弹头初速,虽然加长枪管在一定范围内可以提高弹头初速,但增加到一定限度弹头初速就不会再提高了,另外,在战术上也不允许枪管太长。然而,明亮的枪口焰和巨大的枪口噪声说明这时的膛压并不小,弹头与枪管之间的摩擦也较大,如果能改变弹头结构,减小这个摩擦力,一定能提高弹头初速。     

装药参数对水下机枪密封式膛口流场影响的数值分析

为了研究装药参数变化对水下机枪密封式发射膛口流场特性的影响,建立了水下机枪密封式发射的数学物理模型。运用流体力学计算软件Fluent,结合用户自定义函数和动网格技术,针对12.7 mm滑膛式机枪,分别采用15.5 g、13.0 g和11.0 g装药量对其水下密封式发射膛口流场进行了数值模拟。计算结果表明：不同装药量条件下,水下机枪密封式发射时,在弹头飞离膛口截面的过程中,水对弹前初始空气和弹头轴向运动的阻碍较大,导致弹头减速、火药燃气在弹后空间聚集、膛口燃气压力升高,而火药燃气形成射流后的喷射压力衰减遵循指数衰减规律;膛口射流形态受弹头速度和燃气喷射压力的耦合影响,均逐渐由梯形空腔转变为葫芦状空腔,且射流的轴向最大位移遵循指数衰减规律,马赫盘的初步形成时间也基本一致;随着弹头初速和燃气初始喷射压力的降低,火药燃气在射流头部聚集且径向扩展明显,并伴随形成二次射流,而弹底对马赫盘形状的影响时间缩短,激波核心区结构也更快地接近于正激波。因此可见,装药量对膛口流场分布的影响具有一定的规律性。     

字母趣谈轻武器C——随意中学英文术语(3)

Chamber Leader弹膛引导(弹头)锥,我国习惯称作“坡膛”。坡膛的作用是容纳弹头并将它很好地引导入线膛,这个过渡区常采用1～4个圆锥体结构,与弹膛一起铰削,所以弹膛与坡膛可以当成一个整体。弹膛的形状与弹壳相似,尺寸要求与密闭性、弹壳变形、抽壳以及枪弹的定位方式等诸因素有关。枪弹在弹膛中的定位系用弹壳口部(case mouth)、弹壳斜肩(case shouder)或弹底缘(case rim)3种方式。转轮枪一般有6个绕轴转     

读者信箱

问:被甲弹头中的"被甲"是什么意思? 山东高密 栾乃华 答:被甲弹头中的"被甲"即弹头壳。弹头壳的作用是用来保持弹头的外形,并使弹头的各个元件组成一体,发射时使弹头容易嵌入膛线,从而使弹头在膛内可靠地旋转和密闭火药燃气,减缓弹头对膛线的磨损。弹头壳曾经一度用黄铜制作,因为黄铜具有适应枪弹需要的弹性、塑性、抗腐蚀性等诸多良好性能,只是由于黄铜材料来源有限且成本高,不便大量采用。目前,弹头壳主要用覆铜钢制作。 早期的枪弹,弹头是用铁或铜合金、铅合金制成的单件实心体,没有弹头壳。现在的     

某型警用转轮手枪弹头留膛故障

针对某型警用转轮手枪在射击试验过程中出现的弹头留膛故障,从故障现象表述、手枪尺寸检查、枪弹检查等方面人手,找出了引发该弹头留膛故障发生的主要原因,提出了针对性解决措施,获得了有益启示,为严重或重大质量问题及时有效处理解决提供了可资借鉴的意义.     

读者信箱

问:一些转轮手枪使用的枪弹与其它类型枪弹不同,有些枪弹甚至看不出弹头是怎么回事? 广东省普宁市 秦德亮 答:转轮手枪是单管多膛的单发手枪,弹膛在转轮上,转轮既作为弹膛也作为弹巢。因此,为满足武器的操作、勤务、安全等各种性能,转轮手枪弹与其它类型枪弹在结构上有明显的差别。转轮手枪弹外形锥度小,弹头露出弹壳部分少,弹头为圆头、平头等。例如几种著名的转轮手枪弹,0.44in马格努姆弹,弹壳为直筒式,弹头露出弹壳8mm,弹头为平头;苏联7.62mm 纳甘转轮手枪     

喷管气流反推技术在改善机枪射击精度中的应用

为了改善机枪系统射击精度,将喷管气流反推技术应用于某12.7 mm重机枪系统,在枪管不同位置设计喷管,并设计了3种喷管工作方案进行比较。根据相关实验数据,建立了准确的机枪系统刚柔耦合动力学模型并进行计算,获得了弹头出膛口瞬时膛口响应。根据外弹道理论,对射击距离100 m弹头散布进行计算,对比了不同喷管作用形式对机枪系统射击精度的改善情况。研究结果表明：喷管以力矩形式作用于枪管时,弹头出膛口瞬时高低方向位移、射角、速度扰动波动小,射向一致性高,对应的散布圆半径R₅₀改善72.3%左右,可有效改善机枪系统射击精度。