随行装药内弹道一维气动力模型及数值模拟

基于固体随行装药内弹道设计的需要,建立了包容式固体随行装药内弹道一维气动力模型.考虑了弹丸的变质量问题,针对30 mm火炮结构参数采用MacCormack格式进行了数值求解,得到随行装药不同时刻弹后空间压力分布曲线,并与常规装药弹后空间压力分布进行了对比分析.结果表明,在装药、弹重、最大膛压不变的条件下,随行装药弹底压力较高,初速较高,提高了内弹道的推进效率.     

通过阻燃与组合装药方法优化开裂棒装药的弹道性能

通过分析及理论计算表明,阻燃与组合装药方法是优化按序开裂棒状药弹道性能的有效途径,它至少可从两个方面改善ＰＳＳ装药的弹道性能：（１）能消除装药双峰压力时间曲线的“Ｖ”字形低谷,形成类平台压力曲线,甚至形成平台压力曲线,从而在膛内最大压力基本保持不变的条件下,大幅度提高火炮示压效率及弹丸初速;（２）可以减小装药的温度系数,使ＰＳＳ装药在火炮中的应用更具有现实性。     

序列装药内弹道过程的模拟分析

基于经典内弹道学理论,建立了序列装药的内弹道数学模型.用MATLAB语言编写了模拟程序,以某小口径武器为对象,模拟分析了不同装药量、喷孔直径和点火时间差对p-t和v-t曲线的影响.结果表明,附加药室的装药量存在一理想值,此时附加药室火药的利用率最高;喷孔直径存在一域值,大于或小于该值,初速都将变小;点火时间差为某一值时,最大膛压不变且作功能力最强.合理选择附加药室装药量、喷孔直径和控制能量补充时间是能否在最大压力处实现压力平台的关键.     

DIANP发射药用于榴弹发射器装药的内弹道性能分析

从榴弹发射器对装药的要求入手，探讨了1，5—二叠氮—3—硝基氮杂戊烷(DIANP)发射药用于榴弹发射器装药的可行性。试验结果表明，叠氮硝胺发射药用于榴弹发射器装药，不仅具有良好的内弹道性能，而且可以克服多—125发射药装药存在的缺陷，如吸湿性大、能量低，尤其是瞬间速燃特性使得装药的燃烧过程显得很不合理，提高初速潜力有限，也可以改善榴弹发射器目前采用高硝化甘油含量双基发射药装药所存在的烧蚀大、枪口焰大的问题。     

提高低温感装药的能量及弹道性能的方法

阐述了一种提高低温感装药能量及弹道性能的原理及方法，给出了制备工艺流程和工艺条件；并讨论了该方法对膛压和初速的影响及其应用的可能途径；通过３０ｍｍ火炮射击试验，证实它具有增能和低温感双重效果，是一种有发展前途和实用价值的发射药装药技术。     

基于密闭爆发器试验的发射装药内弹道性能预估

为了预估发射装药的内弹道性能,建立了一种基于密闭爆发器试验检测发射药的静态燃烧性能参数进而预测其装药内弹道性能的方法,采用不同批次的单樟-5/7发射药进行了装药性能预估计算,并基于30 mm火炮对内弹道性能预估精度进行了试验验证。结果表明,采用所建立的基于密闭爆发器试验的发射装药内弹道性能预估方法计算获得的最大膛压为376.0 MPa,与试验测试的膛压平均值388.7 MPa的计算误差为3.27%;计算的炮口初速为1143.5 m/s,与试验测试的炮口初速平均值1156.3 m/s的计算误差为1.11%。所建立的基于密闭爆发器试验的发射装药内弹道性能预估方法具有较高的精度,可对发射药样品不同批次间的内弹道性能进行高效精确的预估,为长期贮存发射药使用寿命的判定及发射药产品的出厂校验提供了一种高效低成本的弹道性能评价方法。     

低温感发射装药弹道性能的研究

首先分析讨论了低温感发射药燃烧过程 ,并在此基础之上建立了相应的物理模型 ;其次根据密闭爆发器定容燃烧曲线所建立的低温感发射装药燃气生成函数 ,建立了相应的数学模型 ;并据此对低温感发射装药弹道性能进行了模拟计算 ,发现计算结果与火炮实际射击结果基本相符。     

随行装药内弹道数据库中实验信息模块的设计

为促进随行装药内弹道研究的科学化和信息化,开发了随行装药内弹道数据库系统.该系统采用Visual Basic 6.0作为前台开发工具,采用Access作为后台数据平台实现.系统包括:系统用户管理、火药参数管理、实验信息管理、数值模拟管理、研究资料管理和帮助6大模块.着重介绍系统中具有重要作用的实验信息管理模块的设计实现.该软件的编制对于随行装药内弹道的研究具有实际应用价值.     

新型大口径火炮全装药膛内压力波问题研究

为研究新型大口径火炮全装药膛内压力波存在的问题,通过理论分析、内弹道试验以及对装药结构优化设计等研究工作,摸清了膛内压力波过大产生 的原因.在不改变原火炮药室结构的情况下,通过改进装药结构设计,改善了装药床的通气性,减小弹后自由空间,最大负压差由初期的80 MPa左右降到20 MPa以下,较好地解决了新型火炮装药膛内压力波过大、弹道性能不稳定的问题.     

通过阻燃与组合装药方法优化开裂棒状药的弹道性能

通过分析及理论计算表明,阻燃与组合装药方法是优化按序开裂棒状药(PSS)弹道性能的有效途径,它至少可从两个方面改善PSS装药的弹道性能: ①能消除装药双峰压力时间曲线的"V"字形低谷,形成类平台压力曲线,甚至形成平台压力曲线,从而在膛内最大压力基本保持不变的条件下,大幅度提高火炮示压效率及弹丸初速;②可以减小装药的温度系数,使PSS装药在火炮中的应用更具有现实性.     

对某平衡炮高、低温内弹道性能异常的分析

针对某平衡炮武器系统高、低温内弹道性能异常的问题,建立了平衡炮的内弹道方程,并计算了其常、高、低温内弹道性能.通过对内弹道性能计算值与试验结果的对比,找出了造成低温性能异常的原因是发射药片因低温脆性在点火过程产生的严重破碎,高温性能异常的原因是发射药片因高温变软相互黏结导致初始燃面变小.这两种现象及其随机性影响了初速或然误差,尤其是低温下的药片破碎会给发射安全性带来隐患,应更换温度性能较好的发射药.     

端面不堵孔包覆对多孔发射药燃烧和弹道性能的影响

用密闭爆发器测量了相同装填密度下37孔硝基胍发射药不堵孔包覆前后的燃烧性能,并以100mm加农炮弹道诸元为参考,对包覆前后发射药的弹道性能进行了预估。结果表明,发射药药粒包覆后其密闭爆发器试验最大动态活度增加约23%。在0.7kg/dm3的装填密度下,采用不堵孔包覆药装药的示压效率比未包覆药粒装药提高了约4%。包覆药粒装药装填密度0.759kg/dm3时的膛压与原药装药装填密度为0.700kg/dm3时的膛压相同,但初速提高16m/s,并与未包覆药粒装药具有相同的燃烧结束点。     

片状多层发射药的内弹道性能

制备了片状多层发射药,内层选用燃速较高的高能发射药,外层为含有高分子阻燃材料的低燃速配方发射药.对不同阻燃剂含量和不同厚度比的片状多层发射药进行了密闭爆发器实验和30 mm模拟弹道炮试验.结果表明,外层阻燃剂含量不同的MD1和MD2多层发射药均有较好的燃烧渐增性,外层阻燃剂含量较高的MD2多层发射药的燃烧渐增性要优于MD1多层发射药;在保证最大膛压基本不变的情况下,外内层厚度比为1∶10的MD1发射药的初速较5/7单基药的初速提高77.4 m/s,外内层厚度比为1∶5的MD2初速较5/7单基药的初速提高108.7 m/s.因此得出,通过调节多层发射药外层阻燃剂含量和外内层的厚度比,可以实现增加装药量、提高炮口初速而保持最大膛压不变.     

多层发射药内弹道模型及数值求解

基于经典内弹道理论建立了多层发射药的内弹道模型,用MATLAB编写了计算程序,以59式100mm高炮发射装药为基础进行了数值模拟.计算结果表明,在假定各层发射药为双芳-3、单基药、高能硝胺药、双迫药,发射药层数由1层依次增加到4层时,初速分别增加了3%、3.63%、3.69%;当燃烧层的燃速比为1:1.4:1.8:2.2,燃烧层的厚度比为5.5:1.5:1:2时,最大膛压为306.4 MPa,初速为932.4m/s,此时初速增加3.69%,且最大膛压未变,压力平台效果明显.从内弹道过程和工艺技术的可行性方面考虑,多层发射药采取3层即可达到较好的效果;对于多层发射药,当武器选定后,最优化的燃烧层厚度比和燃烧层燃速比存在唯一确定的关系,此时,在保持最大膛压不变的情况下,初速增加最多.     

内弹道稳定剂对中高燃速RDX-CMDB推进剂燃烧性能的影响

以一种中高燃速改性双基推进剂配方为基础配方,添加不同粒度的Al_2O_3及不同品种的内弹道稳定剂,研究了6~20MPa下推进剂燃速和燃速压强指数的变化规律,并对其燃烧机理进行了分析。结果表明,添加Al_2O_3后推进剂的燃速降低,且随着压强的升高,燃速降低的幅度减小;不同品种的内弹道稳定剂对燃速及燃速压强指数降低和提高的幅度不同,TiO2提高了推进剂高压段的燃速,MgO几乎不影响推进剂燃速,而Al_2O_3、ZrO_2均降低了推进剂的燃速。添加不同粒度的Al_2O_3后,均使燃烧表面的催化剂含量(浓度)降低,改变了催化剂的催化效率,从而导致添加芳香铅A催化剂的推进剂中Al_2O_3粒径分别为10μm和2.5μm时,燃速相应降低0.25mm/s和1.25mm/s。不同品种的内弹道稳定剂对燃烧表面催化剂含量、分散均匀性、催化活性的影响不同,TiO_2、MgO的活性高于Al_2O_3和ZrO_2,从而表现出添加TiO_2、MgO的推进剂燃速高于添加Al_2O_3、ZrO_2的推进剂。     

Multi‐Objective Optimization of Interior Ballistic Performance Using NSGA‐II

This paper investigates an interior ballistic design with equal and unequal web thicknesses of seven‐perforation propellant grains using optimization methods. In order to reveal the influence of the web thickness of the propellant grains on the overall interior ballistic performance, burning seven‐perforation propellant grains with both equal and unequal web thickness is modeled. A currently popular evolution algorithm (EA) is used to compare two charge shapes, and to seek which one could achieve the optimal ballistic performance. Complete optimization of the interior ballistic performance is a complex process in view of the conflicting objectives to be achieved and a solution to such problems is sought by converting them into a single composite objective and using many tedious measurements. In this paper, a true multi‐objective optimization of the interior ballistic charging design is carried out by considering three objectives simultaneously. The non‐dominated sorting genetic algorithm version II (NSGA‐II) is used to solve this multi‐objective optimization problem (MOP). In order to check its implementation, both the conventional optimization algorithm‐hill climbing method (HCM) and NSGA‐II are used to solve the same single objective problem. The NSGA‐II used to capture the full Pareto‐optimal front is capable of identifying the trade‐off among the conflicting objectives thereby providing alternative useful designs for a designer. Furthermore, for seven‐perforation propellant grains, the results of using equal web thickness are compared with those of unequal web thickness, and it is shown that the two charge shapes produce no distinct difference in the interior ballistic performance.     

UHMWPE纤维复合材料防弹机理和性能

以立方体弹片作为冲击体,对UHMWPE纤维复合材料进行了大量的弹道冲击实验;基于实验结果和冲击波理论,研究了UHMWPE纤维复合材料受冲击时的表观破坏形态和微观损伤机理以及靶板面密度、冲击速度、冲击方式等因素对材料防弹性能的影响规律。     

Using NSGA‐II and TOPSIS Methods for Interior Ballistic Optimization Based on One‐Dimensional Two‐Phase Flow Model

In order to meet the design demands of new gun systems or new types of projectiles, the interior ballistic charge design seems especially important. In this paper, a one‐dimensional two‐phase flow model is presented. The model describes the transient combustion of granular propellants in a gun, and pressure waves are considered as an objective. This study adopts a hybrid method to solve the problem. In the first stage, the non‐dominated sorting genetic algorithm (NSGA‐II) with “a “filter” is employed to approximate a set of Pareto‐optimal solutions. In the subsequent stage, a multi‐attribute decision‐making (MADM) approach is adopted to rank these solutions from the best to the worst. The ranking of Pareto‐optimal solutions is based on the technique ordered preference by similarity to ideal solution (TOPSIS) method. In TOPSIS method each objective needs a corresponding weight coefficient, and a practical problem is introduced. Both the entropy method and linear analysis method are adopted to get two sets of weights for the objectives, respectively. The two pairs of final, best compromise solutions are compared for satisfying the designer’s aim. For the analysis of the results, a two‐phase flow interior ballistic model for design optimization is established, and the hybrid approach could get a reasonable design scenario.     

基于Moldflow的汽车内饰件翘曲变形优化方法

注塑工艺是内饰塑料成型中的重要成型方式,注塑工艺最容易产生的缺陷是翘曲变形。提出了基于Moldflow的翘曲量优化方法。以汽车内饰产品化妆镜盖板为研究对象,分析其产生异响的根本原因,从产品结构、模具、工艺角度提出了优化方法,并在Moldflow中进行注塑成型数值模拟。研究了各个因素对于翘曲的影响程度,具有一定的实践意义。