一级气体炮内弹道方程修正及仿真验证

根据一级气体炮的工作原理和特点,分析了现有一级气体炮内弹道方程存在的问题及原因,指出在一级气体炮内弹道计算时,气室容积和气室形状不能忽略。根据火炮内弹道计算,引入气室扩大系数与弹丸相对行程,重新推导虚拟质量系数中气体运动功修正项,并与理想气体状态方程、热力学基本方程、弹丸运动方程等联立推导出一种一级气体炮内弹道修正方程(修正方程2),将该修正方程与气体炮内弹道经典方程以及一种基于密度修正的气体炮内弹道修正方程(修正方程1)对比,并通过流体仿真软件FLUENT进行仿真验证。结果表明:3种方程在容积较小且气体工质分子质量较小时偏差很小;修正方程2与仿真结果基本相符,适用范围不受气室结构和气体工质的影响,验证了修正方程2的正确性和适用性。     

液体工质电热化学发射过程内弹道特性分析

描述了液体工质电热化学发射系统中液体工质的内弹道过程，并建立了相应的数学模型、编制了计算程序，该模型用经验关系修正燃烧过程中Ｋｅｌｖｉｎ－Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ动力不稳定性的影响，可用于预测燃烧过程压力、弹丸行程的瞬时变化。结果表明液体工质电热化学发射过程中燃气压力存在双峰现象，第一个峰值出现在弹丸几乎尚未运动的时刻，与初始空腔体积以及初始等离子体射流有关；第二个峰值则是等离子体和工质分解的共同作用结     

内弹道弹带挤进过程仿真研究

选取内弹道敏感因子弹丸启动压力为研究对象,以弹丸启动压力的稳定性为研究目标,以计算机技术和高塑性有限元理论的最新成果为手段,对弹丸的坡膛弹带过程进行了数值仿真研究。实验结果表明,启动压力受坡膛几何角度影响较大,当坡膛角度一定时,弹丸的启动比冲量消耗基本不变。这一结论能够解释长期困扰火炮研究工作者的内弹道峰值问题,在一定程度上证明了研究结果的正确性。     

计及火炮运动的内弹道修正模型

本文利用多体系统动力学的分析方法给出了弹丸及火药气体的运动学公式,推导了计及火炮运动的经典内弹道方程。分析了弹丸在膛内时期的运动和受力,通过联立全炮系统运动微分方程和内弹道方程求解了火炮和弹丸的运动和受力规律。为火炮的结构设计和射击密集度分析提供了理论依据。     

基于高压工质的弹射内弹道研究

针对使用高压工质的弹射装置,为分析其可行性,基于Soave-Redlich-Kwong 状态方程构建内弹道模型,特别是引入考虑真实气体效应的一维等熵喷管模型。采用喷管流量实验数据和同类文献计算值对内弹道模型进行验证,研究时间步长和真实气体效应对内弹道特性的影响。在验证和仿真基础上设计多目标优化模型,应用遗传算法进行求解。结果表明: 使用特定高压工质的弹射装置可满足给定弹射指标; 内弹道模型对时间步长的敏感度较低,基于理想气体和真实气体模型的计算结果有显著差别; 优化结果与特定基准工况相比,工质用量减少约32. 22%,能量利用率增加 49. 52% 。研究结果可为基于高压工质的弹射装置设计提供理论参考。     

某小口径火炮射击过程膛内传热计算分析

针对某小口径火炮内膛结构及装药结构,建立了经典内弹道模型及圆柱轴对称传热模型.该模型考虑了对外界传热以及金属药筒对内膛热积累的影响,将药筒假设为药室内壁的一部分,每次装填时将药筒部分的温度设为环境温度.通过选择合理的计算方法,编制了计算程序,对某小口径火炮单发、多发连续射击进行了计算,预测了射速与药室内壁温度变化的关系,并分析了多发连续射击后出现弹药较长时间留膛现象时的安全性.所建立的计算模型及编制的计算程序对该火炮射击热安全分析有一定参考意义.     

改进气体流量计算方法的迫榴炮内弹道模型

内弹道计算对炮弹发射有重要意义.文中研究了迫榴炮发射迫弹时的内弹道模型,将膛内气体流出过程类比喷管气体流动过程,针对气体流出量的计算进行了详细的讨论.然后在Matlab软件中运用四阶Runge-Kutta法对某型120 mm自行迫榴炮发射迫击炮弹内弹道过程进行插值求解,并用CFD++软件对发射过程进行仿真.利用该模型计算所得膛压及出炮口速度与实验所测基本一致,火药气体流动状态与仿真结果相符,仿真与实验结果均证明了该模型的正确性、可靠性.     

气体炮实用内弹道方程及应用

根据气体炮的工作原理和特点，建立了其内弹道数学模型，推导了实用的气体炮内弹道方程的解法。结合实际应用，对气体炮发射理论的有关参数进行了分析和简化处理。试验结果表明，这种方法可以方便、快捷、准确地用于气体炮研制和工程开发。     

引信设计用内弹道和中间弹道特性分析

火炮弹丸内弹道特性和中间弹道特性对于引信设计而言十分重要。为给引信设计和分析提供参考，列出了国产制式火炮弹丸的内弹道性能，在此基础上进行了内弹道特性分析和中间弹道特性分析。结果表明：弹丸膛口压力平均为其最大膛压的1/4，而弹丸最大压力时间平均为弹丸膛内运动时间的2/5，弹丸最大压力点速度平均也为弹丸膛口速度的2/5。弹丸后效期长度可按20～46倍口径估算（平均为33倍口径），也可按（87-150）（ω／M）D估算，平均为119（ω／M）D。但此式不适用于迫击炮和无后坐炮。弹丸后效期长度还与武器膛口装置有关。在不考虑弹丸膛口装置影响的情况下，弹丸后效期时间长度约为0．9～10ms。利用文中给出的经验公式，由膛口速度和身管长度（或口径）即可估算出弹丸膛内运动时间和最大加速度。估算结果可用于引信分析与设计。     

高压弹射装置内弹道建模与计算

针对压力和温度大范围变化条件下的高压空气弹射装置,基于改进的对应态维里方程, 建立了内弹道模型。计算了改进的对应态方程的第二及第三维里系数,并以截断到第三维里系数的体积级数形式的维里方程为基础,推导了比热力学能及比焓的解析表达式,获得了动态的热力学参数。进行了数值求解,给出了高低压室的热力学参数变化规律、导弹过载系数及速度。数值实验表明:压缩因子达到1. 107,高压室温度和压力的减小值大于理想减小值,高压空气的综合做功能力偏离理想气体,真实气体效应研究必不可少。     

多联装内弹道仿真分析

文中通过建立多联装内弹道数学模型．仿真分析了不同点火间隔的情况下，每发弹丸的初速、内弹道时间、膛压的变化规律。对多联装内弹道设计有一定的参考价值。     

变威力发射内弹道数值模拟

利用弹丸在膛内运动时排出部分火药气体以减小膛压是实现变威力发射的有效途径,在反恐防暴领域具有重要意义。根据经典内弹道理论及气体动力学原理,建立了变威力发射过程的内弹道数学模型,利用该模型编制计算程序对某防暴枪变威力发射内弹道过程进行了数值仿真,并研究了泄气孔位置、面积及气室容积等参数对初速、膛压的影响规律,数值仿真结果与试验结果有较好的一致性,验证了所建模型的正确性与可靠性,研究结果对变威力武器研制具有重要的指导意义。     

埋头弹火炮内弹道及装药分析

埋头弹火炮内弹道发射与常规弹道发射明显不同之处是,弹丸是在点火药产生的气体推动下嵌入膛线,而且行程比较长.为使内弹道发射的稳定性提供保证对其装药设计进行深入研究,为工程应用提供理论指导.通过软件计算和试验的结果对影响内弹道的因素进行分析,并对弹丸嵌入过程进行研究.该装药结构设计合理可靠,该程序能够用来指导同类装药结构设计.     

固体火箭发动机燃气射流驱动液柱过程中的内弹道研究

为了实现单兵火箭“有限空间内发射”的能力,提出了在尾管内放置液柱平衡体的单兵火箭发射系统,对该系统进行试验研究的同时分时段分析了内弹道过程。以经典内弹道理论为基础,将燃气与液体之间的无规则混合假设为“穿孔混合”,建立了发射系统的数学模型,并运用龙格-库 塔法进行了数值计算,给出了完整的内弹道曲线。通过试验与计算结果的对比分析,计算结果与试验结果吻合较好,燃烧室最大压力相对误差为1.6%,弹丸速度相对误差为0.9%,验证了该模型的有效性,为单兵火箭驱动液柱发射系统的内弹道过程提供理论参考依据。对比分析单兵火箭发射系统在有无液体柱平衡体两种条件下的计算结果可知,在相同发射条件下,液柱平衡体在减弱发射特征的同时提高了弹丸的速度,提升了火箭弹的威力。     

燃烧轻气炮发射药成分对内弹道性能的影响分析

为分析不同发射药成分对燃烧轻气炮内弹道性能的影响,通过计算流体力学方法对燃烧轻气炮燃烧室的三维氢燃烧流场进行数值模拟,湍流模型采用RNGk-ε双方程模型,氢气燃烧采用EDM涡耗散模型模拟.结果表明,在发射药中加入适当含量的稀释气体能够有效地控制发射药的燃烧,减小燃烧室内压力振荡,降低燃烧室平均温度;采用氢气发射药比甲烷气体具有更好的内弹道性能;发射药成分对燃烧轻气炮内弹道性能有显著影响.     

基于多燃气动力的水下变深度发射内弹道

为研究水下变深度发射导弹的内弹道问题,通过由多个燃气发生器组成的弹射动力系统,建立了水下发射的内弹道计算模型,介绍了可同时满足多种深度发射的内弹道仿真方法,进行了仿真计算。结果表明:在20～60 m的深度范围发射,可以通过调节3个燃气发生器的点火时序,得到18.9 m/s±3.4 m/s的出筒速度调节范围。由多燃气发生器组成的弹射动力系统是解决变深度发射导弹的有效途径。     

水下炮内弹道分析与数值仿真

为提高火炮在水下发射的初速,水下炮炮口设有挡水板,发射时挡水板改变了膛内弹丸的受力状况。通过水下炮发射时弹丸膛内的受力分析,考虑射弹前方压缩空气形成的激波压力,结合经典内弹道理论,建立了水下炮内弹道模型。以某口径水下炮发射为例进行了数值仿真,得到水下炮的膛压和速度曲线,与传统火炮对比,变化趋势基本一致,但膛压略有增大,初速有所减小;仿真还得到水下炮弹前激波压力曲线,仿真结果与实验结果吻合。     

基于两相流内弹道的火炮炮膛合力计算

炮膛合力计算多是采用只能计算膛内空间平均压力的经典内弹道模型,必然导致计算结果与实际射击过程有较大偏差.针对此问题,提出利用内弹道气动力模型取代经典模型,建立基于准两相流内弹道的炮膛合力计算模型,采用Godunov差分格式对内弹道方程组进行数值求解,得到膛内压力分布规律,进而得到炮膛合力.通过算例结果与理论值对比,验证了该方法的有效性和可靠性,为进一步提高火炮后坐运动建模与分析的准确性奠定了基础.     

基于神经网络的气体炮内弹道仿真与预测

为了模拟气体炮发射时的复杂过程，将这个过程看作一个黑匣，把发射诸元素作为输入参数，把最大膛内加速度作为输出量。采用一种基于推理神经网络模型，运用ＢＰ算法进行学习实验样本数据，得出学习好的神经网络模型，能预测气体炮膛内最大压力，在实际工作中取得满意的仿真结果。