大口径膨胀波火炮减后坐效率分析

相比于常规火炮,膨胀波火炮在保证炮口威力的同时实现了低后坐、低身管热量的发射过程,使火炮性能显著提高,因此其内弹道研究对于武器系统的改进有着重要意义。针对某型大口径膨胀波火炮的发射过程,构建一维均相流内弹道模型,采用CTVD差分格式求解该模型,得到该膨胀波火炮膛内各参量的变化规律,并与常规火炮后坐冲量进行对比。结果表明,与同类型常规火炮相比,大口径膨胀波火炮通过膛底排气,在基本不降低弹丸速度的情况下可以有效减小后坐力,减后坐效率达到26.1%。在合理范围内降低初速,减后坐效率将达到47.3%。     

一种降低后坐力的火炮发射方法

将弹丸、后坐部分和发射药组成的火炮试验装置看作是一个自由后坐的质点系，利用质点系动量定理和动量守恒定理，建立了火炮射击过程中后坐部分的运动方程，根据数值分析计算得知：当膛底压力达到最大值时，爆破片被剪切，使火炮在膛内时期即开闩排气，对火炮产生向前的强大推力，从而减小火炮后坐力。试验结果表明：与传统后膛火炮相比，弹丸炮口速度基本保持不变，而后坐力却降低了50％以上。这种火炮发射方法在解决火炮威力与机动性这对矛盾上，开辟了一条新的技术途径。     

英国计划为履带式战斗侦察车旅添加更强的防护

经过多次试验，美国沃特夫列特·阿森纳公司成功研制出了35毫米膨胀波低后坐力炮，该炮采用了105毫米多用途火炮和弹药系统（MRAAS）的武器部件和摇摆炮膛装填系统，使后坐力降低75％，热负荷降低50％，火炮系统总重降低25％，同时保持弹丸的炮口初速和较小的炮口焰。美陆军根据膨胀波火炮的英文缩写RAVEN，将其命名为“渡鸦”。     

装填条件对膨胀波火炮发射性能的影响

膨胀波火炮利用发射过程中精确打开炮闩的方法实现了在不降低弹丸初速的前提下大幅度减小火炮后坐的目的.采用经典内弹道理论对膨胀波火炮发射过程进行了建模与仿真,计算并分析了药室容积、装药量、弹丸质量等装填参数对膨胀波火炮后坐减小率、膛内平均温度减小率、后效期结束时间提前率的影响规律,为膨胀波火炮的实际应用提供了理论参考.     

某车载多管火炮降低后坐力结构分析

针对某多管车载式迫击炮,提出一种新的后坐结构。以4套身管为一组共用一套反后坐装置,通过增加配重来增加火炮后坐部分质量,进而降低火炮后坐力,使多管火炮能够实现车载;对该结构进行分析,并用Fortran语言建立数值仿真模型。仿真计算结果表明:该结构能使火炮的后坐阻力降低80%以上,后坐长度也能得到很好的控制。     

一种流口可控软后坐火炮反后坐装置设计与仿真

火炮的软后坐发射是减小火炮发射后坐力的重要技术途径。现有软后坐技术多采用的前冲定位击发方式,由于不同弹种的膛压不同,在发射过程中反后坐装置产生的液压阻力相差较大,造成改变弹种后不能正常超卡。为提高软后坐火炮的射击性能,应对软后坐火炮弹种适应性差的问题,提出一种带有伺服控制机构的可调流口软后坐反后坐装置,通过发射前馈控制实现对液压阻力的有效调节。并基于常规反后坐装置的软后坐发射试验数据,采用粒子群算法对其结构参数进行区间参数辨识,结合辨识与流体仿真结果对提出的反后坐装置的发射过程进行仿真分析。仿真结果显示：该反后坐装置在不同弹种条件下,使软后坐火炮发射时均能正常超卡且发射过程平稳,并将后坐阻力控制在400 kN以内,能够满足软后坐设计要求。可以看出该新型反后坐装置对各类不同弹种下的软后坐发射工况的良好适应性,具有很大的实用价值,对软后坐火炮的设计应用提供一定的参考。     

惯性炮尾式膨胀波火炮膨胀波速度和行程计算仿真

膨胀波火炮利用弹丸在膛内运行到一定位置时提前开闩的方法,实现了在不降低弹丸初速的前提下大幅度减小火炮后坐力的目的。基于膨胀波火炮后喷装置的工作特性,对两种不同打开方式进行了讨论,着重对惯性炮尾式膨胀波火炮进行了物理模型和经典内弹道模型建立,并进行数值仿真。最后根据经验公式估算的惯性炮尾开闩行程,利用反推法计算了惯性炮尾式膨胀波火炮膨胀波在身管内的传播速度和行程,进而获得了惯性炮尾最佳打开时机和开闩行程。     

惯性炮尾式膨胀波火炮内弹道建模与仿真

根据膨胀波火炮后喷装置的工作特性,对惯性炮尾式膨胀波火炮进行了内弹道建模与仿真,并将仿真结果与同型号常规封闭火炮的内弹道性能进行对比．结果表明,在相同装填条件下,膨胀波火炮在不影响弹丸初速的前提下能大幅度减小火炮后坐冲量和身管温度．     

解析火炮的反后坐装置

由两大部件组成 在火炮发展史上,有几个特别重要的里程碑,其中之一就是火炮反后坐装置的发明,它结束了刚性炮架的时代,进入了弹性炮架的时代。通俗的说,火炮的反后坐装置就是一个“弹簧”,是火炮射击时一个有特殊功能的缓冲和复位装置：在火炮射击时,反后坐装置通过后坐部分的后坐运动产生一定的后坐力,从而控制后坐部分的后坐运动规律（速度和行程）;同时也储存部分能量,使后坐部分在后坐终止时再能自动返回到射击前的初始位置。[第一段]     

双药室低后坐能弹药技术研究

为了大幅降低火炮发射时的后坐力并保持弹丸初速基本不变,设计了一种双药室低后坐能弹药和验证火炮机构。根据火炮内弹道理论和火箭发动机内弹道理论,建立了一种基于双药室低后坐能弹药的内弹道模型;通过正交试验法分析了弹药后药室喷管喉径、装药质量及燃速对弹药前推力的影响,确定了与弹药前药室底推力规律和总冲量大小相当的最优设计方案,得到了火炮后坐运动部分发射过程中的受力规律。仿真计算表明:发射某中口径火炮弹丸的后坐冲量可减少82. 1%,初步验证了火炮发射双药室低后坐能弹药技术可行,对未来大幅减小火炮的后坐力和提高火炮机动性具有重要意义。     

大口径轻型牵引火炮关键技术

大口径轻型牵引火炮关键技术包括火炮总体技术、火炮射击稳定性控制技术、降低火炮后坐力技术、轻质材料应用技术等。轻型牵引火炮存在的主要问题是随着全炮质量的减小而直接影响到火炮的射击稳定性和安全性。155mm口径作为大口径轻型牵引火炮发展的主要方向,其减重目标和面临的问题尤为突出。因此,在满足全炮质量指标的前提下,通过合理的总体方案设计和对诸多关键技术的有机结合,不仅可以大幅度减小火炮质量,而且可有效解决火炮射击稳定性和安全性之间的矛盾,为大口径轻型牵引火炮提供设计依据。     

膨胀波枪炮发射性性能若干影响因素的研究

膨胀波枪炮利用延时打开膛尾的方法实现了在不降低弹丸初速的前提下大幅度减小枪炮后坐的目的。提出了膨胀波枪炮发射过程的四阶段物理模型,采用准一维准两相流理论建立了膨胀波枪炮发射过程的动力学模型,以14.5 mm膨胀波弹道枪为例,计算并分析了膛尾打开时间、装药量、药室容积、身管长度、弹丸质量以及尾喷管长度、张角等参数对膨胀波枪炮的减后坐效率、弹丸初速等发射性能的影响规律,并提出了一种崭新的利用调节开尾时间来控制膨胀波枪炮初速和射速的技术方案。     

基于遗传模拟退火算法的转管武器自动机优化设计

针对内能源转管武器自动机影响因素多、约束关系复杂、目标函数值必须是全局性最优值的特点,结合遗传退火模拟算法,建立了以后坐力、系统阻力矩和射速波动最小为目标函数,凸轮曲线槽参数、导气装置、机心结构等主要自动机参数为优化变量的内能源转管武器自动机多目标多参数优化模型.经过优化计算使内能源转管武器的系统阻力矩、射击波动和后坐力都有了较大的改善,为转管武器自动机系统优化设计提供了新思路.     

火炮高低齿弧力的动态测试及分析

为准确计算和判断火炮高低齿弧的动态受力,减小工程类比计算产生的误差,避免出现设计强度不足的问题,以某火炮为对象,介绍了一种通过应变测试得出高低齿弧力的方法,给出了在后坐阻力、平衡性能和排空回方向等不同条件下高低机主轴扭转应变的动态响应测试曲线。测试结果表明：火炮后坐期间高低齿弧力曲线存在波谷与波峰的交替,最大值发生在后坐终止点;与测试算值相比较,传统计算值存在很大的误差;高低齿弧受力的动态测试值,可为确定火炮高低机射击载荷和优化结构设计提供可信数据。     

高射速自动机后坐力控制

如何对高射速自动机后坐力及射击稳定性进行有效控制,对于自动机的适装性及系统的射击精度至关重要,是现代高射速自动机的一个重要研究方向。提出了采用最佳后坐力控制(FORC)理论对高射速自动机后坐力进行控制的思路,并以某高射速小口径自动机为应用对象,建立了其动态仿真模型,对自动机后坐运动特性进行动态仿真,并开展了高射速自动机后坐力控制试验,试验结果表明,该装置能够实现自动机在高射速下稳定浮动,后坐力较原缓冲器降低50%,本文研究结果对现代高射速自动机缓冲装置设计具有重要参考意义。     

基于RecurDyn的弹簧－液压式缓冲装置动力学仿真研究

缓冲装置对自动机后坐力、射击稳定性、系统的射击精度的影响至关重要,是现代自动机研究的重要部分。某中口径自动机采用弹簧－液压式缓冲装置,以该自动机为研究对象,基于多刚体动力学理论,运用 RecurDyn软件建立了其动态仿真模型,通过仿真计算,得到自动机8连发后坐部分位移与后坐力曲线,与该样机实测8连发后坐部分位移曲线和后坐力曲线比较,相对误差在5％以内,表明用该方法计算的结果比较符合实际情况。     

某小口径火炮多功能膛口装置流场数值仿真

针对小口径火炮身管长度和后坐力与无人作战平台不匹配、传统膛口装置功能单一等问题,设计集制退、 消声、消焰为一体的多功能膛口装置,提出一种适用于该膛口装置的超压分布模型。采用截短型火炮身管,利用Fluent 软件建立2 维轴对称气体动力学模型来计算膛口流场;采用大涡模拟模型,使用Ffowcs Williams and Hawkings 方法 计算噪声变化情况,结果显示,该膛口装置的制退效率为70%,消音率为17.8%,制退效率与实验误差为14%,消 音率与实验误差为11%。数值仿真结果表明：该膛口装置能有效降低火炮后坐力,并且在射击时有良好的隐蔽性, 满足现代战争的需要。     

速射火炮定向反射膨胀减后坐力机理研究

传统速射火炮在高射速连发射击时,膛口装置后喷的气体对炮位附近装置和人员影响较大,为此提出定向反射膨胀减小后坐力机理。通过身管上多个前倾斜孔将火药气体引入封闭定向反射膨胀腔室中,利用火药气体在定向反射膨胀腔室前部形成的高压区及其对装置反射面的冲击作用,达到减小火炮后坐力的目的。运用计算流体力学理论分析了该机理,通过分析计算得到装置的减后坐力最大效率为48.3%,与现有速射火炮膛口装置制退器的效率相当且无向斜后方喷射的气体。开展了相应的实验研究,验证了理论分析的正确性。该机理具有广泛适用性,可为速射火炮降低后坐力提供新的思路。