钛合金在炮口制退器上的应用

为减小炮口制退器质量,提高射击精度和密集度,对钛合金在炮口制退器上的应用进行研究。以计算流体动力学以及有限元理论为基础,综合应用计算流体力学数值仿真技术和有限元分析方法,完成了从炮口制退器炮口流场三维数值模拟到有限元分析的全过程,得出了TC4钛合金和炮钢材料下的炮口制退器应力分布和变形结果。结果表明：在满足使用条件的情况下,T C 4材料的使用能减轻炮口制退器的质量,从而可减小其它部件的设计难度。     

基于流固耦合的复合结构炮口制退器强度分析

为减小炮口制退器质量并能耐烧蚀,设计一种复合结构的炮口制退器。分别采用炮钢和钛合金材料组成炮口制退器的内、外层结构。以带炮口制退器的炮口流场的瞬态动载荷为计算条件,利用单向流固耦合方法对复合结构炮口制退器进行强度分析。分析结果表明：复合结构炮口制退器可满足强度要求,且质量明显小于全炮钢炮口制退器,可为提高炮口制退器的性能提供一种新的设计思路。     

混合材料炮口制退器的拓扑优化设计

为了达到某口径火炮炮口制退器的轻量化指标,使用拓扑优化分解炮口制退器结构,将合金材料填充加入拓扑优化区域后,整体呈混合材料,以期实现炮口制退器轻量化。在炮口制退器瞬态有限元模型的基础上,定质量为优化目标,考虑各金属合金材料的物理性质和气体动力学冲击载荷的影响,通过数值模拟的方法,对各金属合金材料进行对比择优,获得了最佳的混合材料炮口制退器优化方案。结果表明：使用拓扑优化寻找的轻型炮口制退器材料结构配置的方法在反映燃气冲击响应上具有一定的可信度,新设计结构可以保持制退效率不变,并达到质量减轻、刚强度保持的目的。     

新型钛合金炮口制退器三维数值模拟与分析

以金属激光增材制造为技术手段,设计一种新型的钛合金航炮炮口制退器。基于三维非定常Euler方程,结合高精度Roe格式以及结构化网格技术,对带新型炮口制退器的膛口流场进行三维数值模拟,得到了小口径火炮的火药燃气速度以及冲击波的形成与发展过程。结果表明:新型炮口制退器起到分流与制退作用,多侧孔结构实现了大程度的分流效果,同时制退效率可达到29%。文中制退器的结构设计以及数值模拟仿真方法对于新型钛合金制退器的发展具有一定的参考意义。     

基于CFD的炮口制退器效率计算

基于CFD计算了火炮身管自由后坐速度,给出了一种直接计算炮口制退器效率的方法.该方法以带炮口制退嚣三维非定常流场的数值模拟为基础,计算出身管在火药气体作用下的最大自由后坐速度,得到了炮口制退器的效率.为验证本方法,以某炮口制退器为例进行计算,计算得到的炮口制退器效率与实验测得的结果较为吻合.该方法可以详细研究炮口制退器对火药气体分流过程的影响,较准确地得到炮口制退器的效率,为炮口制退器的设计提供有价值的参考.     

新型钛合金炮口制退器结构设计与分析

以钛合金材料代替传统炮钢材料,设计一种基于3D打印的30 mm口径新型复杂结构航炮炮口制退器,有效减轻其质量,提高火炮的射击稳定性。根据经典内弹道理论,计算出弹丸出膛口膛内的温度、速度以及压强的分布,确定壁面所受的最大压强,进行多种制退器结构力学分析,比较其总变形、应力云图。结果表明:新型钛合金炮口制退器不仅能实现轻量化,还增强了承载能力。     

埋头弹火炮高效低危害炮口制退器的实验研究

为降低埋头弹火炮发射过程中炮口制退器产生的冲击波危害,设计了高效低危害炮口制退器的实验装置。通过对比射击实验,将新型高效低危害炮口制退器与原炮口制退器性能进行了对比。实验结果表明：高效低危害炮口制退器能够有效减小火药燃气的侧向流动;同时降低流场中冲击波的强度,炮手位置冲击波强度减小了61.4%,大大降低了射击过程中冲击波对炮手的危害。在高效低危害炮口制退器基础上使用了消声碗,虽然炮口冲击波强度略有增强,但制退器的制退效果得到显著改善。     

基于动网格的炮口制退器两相流场数值模拟

为较准确地研究火炮发射时高温高压高速的燃气射流经由炮口制退器的流场,对基于动网格的炮口制退 器两相流场进行数值模拟。利用FLUENT 软件,采用光顺和重构的非结构动网格更新方法,使用结构非结构混合网 格技术,建立炮口制退器的流场模型,对弹丸飞出炮口制退器过程中的膛口流场进行数值模拟,并对比分析了燃气 射流中的固相颗粒与气相耦合的两相流场和单纯气相流场对炮口制退器的影响。计算结果表明：考虑了两相的流场 与单纯气相流场在压强分布上存在明显的区别,可为后续炮口制退器的结构设计与优化研究提供一定的参考。     

炮口制退器高效率低危害技术探讨

炮口制退器带来的压力波对人体的危害不容忽视。提出了在不降低制退器效率情况下实现GJB50-1985规定的压力波允许值的研究目标。通过进行制退器和炮口流场两方面原理分析,得出减小出口处喷流压力和最大瞬间秒流量,增加气流在装置内滞留时间的理论依据。对以下4种技术途径进行了探讨：新型炮口制退器结构;将气流引向炮口后部,增大腔室空间,在制退器内径向分流;纵向截流;减小冲击波膨胀时相互干扰,抑制激波瓶的形成。为高效率低危害炮口制退器的结构设计提供了参考。     

基于CFD 的炮口制退器结构特征量特性研究

为了减少火炮的后座动能提高炮口制退器的作用,提出一种利用计算流体力学的方法计算炮口制退器流场来研究炮口制退器结构特征量的方法。通过推导结构特征量在定常流和非定常流条件下结构特征量的计算算式,计算3种不同类型炮口制退器在定常流条件下的结构特征量;并选取一种炮口制退器,在线性和非线性入口非定常流条件下,计算它的结构特征量。计算结果证明:炮口制退器的结构特征量与入口总压、总温大小,以及流动是定常流或者非定常流都没有关系,是一个不变的常量,与火炮试验结果一致。     

炮口感应装定线圈的安装角度

炮口感应装定可以逐发修正炮口初速,炮口制退器形状不合或不允许使用炮口制退器时只好将装定线圈装在炮口侧面,作非共轴感应装定。非共轴感应装定对炮口线圈安装角度要求非常高,并且没有设计规范。为此,通过有限元分析软件 ANSYS 仿真优选出非共轴感应装定线圈的安装角度应为60°。仿真与测试表明,在炮口装定线圈与身管夹角为60°时,磁场分布最为合适,空间装定窗口区间最大。     

12.7 mm 转管机枪枪口助旋制退器流场数值仿真分析

转管机枪枪口助旋制退装置,是有效提高转管机枪射速(或减小驱动电机功率)和降低武器后坐力的技术途径。提出了一种新型助旋制退器,建立了助旋制退器的三维模型,对结构进行了分析。建立了助旋制退器流场计算模型与控制方程组,使用Matlab软件对内弹道以及后效期进行计算,利用icem-cfd软件进行网格的划分,用Fluent软件完成流场的仿真,并对助旋力矩进行了计算。结果表明,该枪口助旋制退装置可以为武器提供旋转力矩和制退力。     

膛口制退器与缓冲器匹配对后坐力的影响

安装高效的膛口制退器是降低小口径自动炮后坐力的有效手段,以某小口径自动炮为研究对象,设计了4种膛口制退器,并重新设计了缓冲器,建立了小口径自动炮低后坐发射刚柔耦合动力学模型并进行了仿真,合理匹配了制退器与缓冲器二者的参数,使该武器的后坐力得到了明显的降低。如果制退器与缓冲器二者的参数匹配不好,则制退效率高的制退器的后坐力甚至可能会大于制退效率低的制退器的后坐力。研究结果表明,只有将高效的膛口制退器与缓冲器的参数合理匹配,才能使小口径自动炮的后坐力得到显著降低。     

某大口径轻武器射流噪声的小波分析与数值模拟

针对某带膛口制退器的大口径轻武器射流噪声问题,在实验研究和数据分析基础上,对膛口噪声的气动特性进行探究。利用小波分析方法对实验测得的噪声数据进行分析,将膛口冲击波与膛口脉冲噪声的波形加以区分;采用计算流体力学与计算气动声学耦合算法对膛口噪声进行数值模拟,并将测点位置的噪声数值模拟结果与实验结果进行对比分析,验证该计算方法的可行性;分析了膛口制退器内的激波分布及带膛口装置的膛口噪声场指向性分布。研究结果表明：膛口噪声成分复杂,频带宽且声能较高,膛口制退器引起膛口周围流场的侧向分流,从而影响膛口噪声的指向性分布。     

基于径向基点插值法的大口径火炮身管固有频率特性研究

考虑炮口制退器和炮尾的影响,建立身管弹性动力学方程,结合有限元法与无网格方法的各自优点,基于径向基点插值法。以积分点所在的单元支持域作为积分点的插值域,提出单元支持域径向基点插值法。建立离散形式的身管弹性动力学方程,计算获得身管固有频率。通过数值算例和实验验证了所提方法求解身管模态的有效性。计算结果表明：在相同网格数的情况下,所提方法能够得到更准确的结果,而且与实验结果相吻合。     

高速弹丸穿越不同制退器时的膛口流场波系结构研究

基于二维非定常Euler方程,结合高精度Roe格式及结构化动网格技术,对弹丸从膛底飞离不同膛口装置过程中膛口流场的发展过程进行了数值模拟。数值计算结果清晰地揭示了光膛口以及分别加装开腔式和多孔制退器后膛口流场的不同波系结构,同时计算纹影图清楚地显示了其与弹丸相互作用及演变过程。计算结果与本课题组先前相关试验阴影照片相符。另外,根据数值流场结果,详细探讨了制退器降低后坐冲量的机理与膛口周围超压区域的分布,为制退器改进设计提供重要参考。     

炮口制退器现状及其发展趋势

作为火炮反后坐装置之一,炮口制退器是减少火炮发射时对炮架作用力的有效途径,可有效降低火炮后坐动能和炮架的射击载荷,其研制水平是影响火炮系统射击精度和机动性能的关键。通过分析炮口制退器的基本原理和类型,根据当今各国制退器的发展及应用现状,总结了研究炮口制退器所需的关键技术,预测了其未来的发展趋势。为有效提高炮口制退器的效率并减小其有害作用的影响,保证精度和射击效率的匹配性,需要在充分利用理论研究、实验研究等相关技术的基础上继续加以完善。     

后坐体结构参量对弹丸起始扰动的影响

建立轻型火炮弹炮耦合有限元动力学模型,采用控制单一变量变化的方法,研究后坐体质量、质心位置、动力偶臂变化对弹丸起始扰动的影响.通过动力学计算,减小炮口制退器质量和动力偶臂以及保证后坐体质心位于前后支点之间对降低弹丸起始扰动是有利的,为轻型火炮后坐体结构参量合理匹配提供参考.