引信发射环境多参数动态实测与分析

为了准确测量引信在膛内及飞行过程的动态参数，本文设计了一种可置于引信内部的微型弹载电子测试仪，成功地获取了引信发射及飞行过程的三轴加速度、膛压以及转速等多种参数。根据实测信号特征可以将引信发射过程分为四个阶段：弹丸启动阶段、高膛压加速阶段、出膛前过渡段和出炮口段，其中高膛压加速阶段和出炮口段的加速度值比较大，但是前者加速度值特征是振荡频率高幅值小，后者加速度峰值更高，而且振荡周期长，幅值大。本测试仪获取的相关数据准确可靠，是引信设计、研制、故障分析和性能评价急需的重要依据。     

基于虚拟体的弹炮刚柔耦合动力学优化设计研究

为了研究火炮系统结构参数对弹丸膛内运动和炮口扰动的影响,通过引入虚拟体,提出了一种充分反映弹炮间相互作用的火炮动力学建模方法,推导了含虚拟体项的自行火炮刚柔耦合动力学方程;同时,以某型履带式自行火炮为例,引入多目标优化算法,建立了以弹丸和炮口初始扰动为目标函数的火炮系统多目标优化设计模型,获得了在相同射击条件下试验测试数据和仿真计算结果的对比曲线,以及结构参数的优化结果。分析表明,采用该方法建立的模型能较真实地反映火炮系统的动态响应特性和弹丸的膛内运动规律,且在考虑弹丸与柔性身管接触碰撞的前提下实现了弹丸和火炮运动的多目标优化设计,可以为自行火炮的发射动力学研究提供一定参考。     

弹带挤进过程内弹道特性研究

将弹带应变能和摩擦耗散能引入到经典的内弹道能量平衡方程。考虑药室锥度计算膛内火药气体压力的分布规律,得到弹丸起始运动内弹道方程,并将其解作为力边界条件,利用显式方法对三维弹带挤进过程进行热力耦合计算;同时,采用改进库伦模型,考虑温度对摩擦力的影响计算弹带身管之间的摩擦力。分析了典型火炮挤进过程中挤进阻力、膛压以及弹丸速度的变化规律,对火炮设计、射击精度提供了有效的参考。     

连续射击过程中加速运动弹丸激励下身管横向振动特性研究

为研究火炮连续射击过程中炮口振动特性,建立了弹丸膛内加速运动作用下身管横向振动方程;采用小参数法,导出了单发弹丸激励下身管振动方程的近似解;通过迭代求解得到了连续射击过程中身管振动方程的近似解。针对弹丸有、无质偏两种情形,结合试验测得的弹丸加速度,研究了身管阻尼系数、发射间隔对炮口振动特性的影响。研究表明:身管阻尼系数影响炮口弹丸冲击响应的衰减速度;无间隔连续射击下炮口的振动幅度单调增长,射击精度呈下降趋势;针对特定口径身管,当发射间隔大于一定值后,连续射击下炮口振动与单发射击相同。研究结果可为确定火炮射击速度与提高火炮射击精度提供理论指导。     

SPH-FEM耦合方法在弹丸膛内运动中的应用

大口径火炮弹丸膛内运动是个高度非线性冲击动力学过程,采用有限元(FEM)与光滑粒子(SPH)耦合方法,结合SPH方法处理大变形能力和FEM计算效率高的互补优势,对大变形的弹带采用光滑粒子离散,发射系统的其它结构采用有限元模拟,综合考虑弹带材料的动态力学性能及损伤行为,弹带与身管内膛摩擦界面特性及火药燃气的波尔登效应,建立了较为全面的火炮发射动力学模型,成功模拟出弹丸挤进过程和随后直膛运动。通过与任意的拉格朗日-欧拉自适应网格(ALE)仿真结果相比验证了该方法的优越性,通过对比仿真结果与试验数据验证了其有效性,获得了弹丸膛内运动过程中弹带温度、炮口振动和弹丸运动姿态的变化规律,为火炮弹炮匹配设计及精度设计提供了参考。     

狙击步枪弹/枪相互作用数值研究

为深入研究弹头膛内发射过程,基于非线性有限元理论建立了弹/枪相互作用数值计算模型。模型将内弹道计算与弹头发射过程有限元计算相耦合,真实地反映了膛压生成与弹头膛内运动之间的耦合关系;模型考虑了弹头挤进过程,将挤进过程与后续内弹道过程相结合,保持了内弹道过程的完整性;模型考虑了枪管在重力作用下的预弯曲现象,是一个较为完善的求解弹头发射过程理论模型;通过对比试验结果与仿真结果证明了模型的正确性。借助该模型对弹头膛内发射过程进行了数值计算,获得了弹头受力、应力/应变分布、有无重力作用下的枪口振动情况与弹头膛内摆动情况,揭示了弹/枪相互作用机理。     

某火炮膛内压力的测试研究分析

火炮射击时膛内火药气体压力即膛压,是火炮武器系统的重要内弹道参数,是评定火炮、火药装药、弹丸和引信等的弹道性能好坏的霞要技术指标之一.本文分别对铜柱和放入式电子测压器所测膛压数据进行分析比对.运用Mathcad软件对实测膛压值进行处理,得出的结论为此型火炮射击的精度和射击的安全性提供了重要参数.     

冷热枪状态下弹枪相互作用的热力耦合分析

为了研究在冷热枪状态下弹枪的相互作用,以某型自动步枪的铜被甲弹丸与枪管为研究对象,建立了其相互作用的热力耦合有限元模型,模型结合了考虑温度对摩擦因数影响的摩擦力子程序以及基于火药燃烧过程的内弹道载荷子程序,对弹丸温度变化及其在全枪管中的运动进行了数值仿真分析。结果表明:冷枪时,铜被甲弹丸表层升温在200℃左右;400℃及700℃的假设热枪状态下,刚完成挤进时铜被甲弹丸表层温度已经接近熔点,在膛内运动过程中表层铜材料剥落,枪管内膛会出现了"挂铜"现象;另外,热枪状态下弹丸在膛内的攻角变化明显大于冷枪状态下的攻角,不仅印证了热枪射击精度比冷枪射击精度差,也揭示了造成此现象的机理:由于高温下铜被甲圆柱部材料软化脱落,变形不规则,造成弹丸在膛内及出膛摆动增大。     

水下枪械弹道参数的综合测试

本文介绍了一种适用于水下枪械弹道参数测试的综合测试系统。该系统采用特制的应变式测压传感器及高性能应变仪对膛内压力进行测试；用多个感应式线圈靶作为区截装置为水中运动的弹丸空间定位，通过测出弹丸经过各靶的时间，进而获得弹丸在水中的运动速度，实验结果表明，该测试系统简单，经济，工作可靠，是一种有实用价值的测试方案。     

小口径火炮弹炮耦合动态响应有限元时程分析

基于移动荷载思想应用有限单元法和悬臂梁理论研究了小口径火炮弹丸膛内运动过程中的身管振动情况。应用圆柱坐标系将身管结构离散为标准的扇形单元,依据弹带凹槽部和凸起部沿膛线运动过程对各单元进行编号,将弹带视为弹塑性体,凹槽部应用线性简化模型,凸起部应用Dubowsky模型,身管简化为柔性变截面悬臂梁,考虑弹带挤进过程和刚体前定心部对内膛的瞬态碰撞规律,将弹丸膛内运动过程分为三个阶段,根据工程梁理论建立了移动弹丸作用下身管径向振动的时变动力学方程。将计算结果与炮口振动实验数据相比较,可知在忽略火炮后坐、摇架、炮塔等结构影响下,弹炮耦合模型比较准确。