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.     

影响弹丸起始扰动的火炮结构参数灵敏度分析与优化研究

弹丸起始扰动对火炮射击精度有重要影响,为了减小弹丸起始扰动,建立了某大口径轻型牵引炮弹炮耦合全炮动力学参数化有限元模型,由弹丸出炮口时刻弹丸的角位移、角速度表征弹丸起始扰动,构建优化目标函数,对火炮结构参数的影响程度进行灵敏度分析;同时利用径向基神经网络近似模型方法对弹丸起始扰动进行优化研究。结果表明,摇架臂板厚对弹丸起始扰动影响显著,优化后弹丸出炮口时刻弹丸角位移和角速度均明显减小。该结果可为火炮结构设计提供理论依据。     

某轻型牵引炮方向机刚度特性对弹丸起始扰动的影响

为研究方向机刚度特性对弹丸起始扰动的影响,以某轻型牵引炮为例,建立了弹炮耦合全炮发射动力学有限元模型,分析了不同刚度下的弹丸起始扰动,在建立的弹丸起始扰动目标函数的基础上,研究了方向机刚度对弹丸起始扰动的影响规律。结果表明:随着方向机刚度的增大,弹丸起始扰动逐渐减小; 该炮弹丸起始扰动随方向机刚度的变化呈现有利的变化趋势。     

弹丸在膛内的一般运动微分方程

本文建立了非对称弹丸在考虑火炮运动的膛内的一般运动微分方程组;推导了非对称弹丸在膛内所受的力和力矩的具体表达式;该方程组可用于对弹丸的任何膛内运动状态(定心部不与膛壁接触、与膛壁碰撞、贴膛)的运动进行求解,进而可计算弹丸的起始扰动.最后给出了解除弹丸质心的移动与绕心转动微分方程的耦合的弹丸运动微分方程。     

某型火炮弹丸质量偏心对弹丸起始扰动的影响分析

针对大口径火炮定型试验中出现密集度超差的问题,分析了影响弹丸起始扰动的重要参数,重点研究了弹丸质量偏心对火炮射击精度的影响.建立了基于接触理论的弹丸与身管耦合动力学仿真模型,并对弹丸质量偏心位移、速度和角速度引起的扰动进行了数值仿真.结果表明:弹丸质量偏心偏离炮膛轴线是造成炮口扰动的重要因素,建议在大口径火炮定型试验中严格控制弹丸质量偏心.     

高平机特性对弹丸起始扰动的影响分析

对螺杆气压式高平机平衡性能与螺杆-螺母接触支撑特性进行分析,研究平衡机特性以及高低机螺杆-螺母接触支撑特性对弹丸出炮口时刻运动状态参数的影响。通过建立全柔体弹炮耦合有限元动力学模型,考虑螺杆-螺母之间的接触/碰撞。以弹丸出炮口时刻俯仰和回转方向角位移、角速度、速度为因素,建立评估函数方程来评估对弹丸起始扰动的影响。结果表明当高平机系统处于平衡状态时,螺杆支撑螺母状态下弹丸起始扰动较小。高平机气体压强越小,对弹丸起始扰动影响越小。分析结果可为高平机结构设计优化提供指导,并为火炮射击精度分析提供参考。     

迫击炮弹丸与身管配合间隙优化设计

针对迫击炮弹丸出炮口时的尾翼颈部折断问题,考虑弹丸前定心部与膛壁的摩擦,建立了迫击炮弹丸与身管耦合系统的有限元模型,对弹丸膛内运动过程进行了仿真计算,得到弹丸起始扰动,以出炮口时刻弹丸起始扰动的位移、角位移和角速度构建优化目标函数,以弹丸与身管配合间隙为设计变量,基于Isight软件提供的多目标优化方法对弹丸起始扰动进行优化设计,得出了相对最优配合间隙值。结果表明,迫击炮弹丸与身管配合间隙对弹丸起始扰动影响显著,优化后出炮口时刻弹丸质心位移、角位移和角速度均明显减小,该结果对迫击炮弹丸与身管的匹配设计具有一定参考价值。     

撞击试验中火炮弹丸的姿态控制研究

作为一种简便、经济的加载方式,火炮试验已被广泛用于高速撞击研究,在导弹战斗部和弹头的终点效应研究中发挥了重要作用。试验中,弹丸的着靶姿态对试验精度具有重要影响。因此针对火炮试验弹丸的短距飞行等特点,对其质心的运动特征进行了分析,计算了典型火炮试验状态下弹丸着靶前的攻角。结果表明:在小于12 m的飞行距离内,不论其稳定性如何,其姿态均不会因俯仰力矩作用而明显改变,从而得出了弹丸姿态主要取决于初始扰动,而与其稳定性关系不大的结论。进一步分析了初始扰动形成的原因及其影响因素,探讨了改善弹丸着靶姿态的对策。由实例分析验证了本文结论。     

远程火炮弹丸起始扰动的动力学特性

为研究远程火炮射击时弹丸起始扰动的形成机理,基于凯恩动力学方法建立火炮动坐标系下弹丸动力学模型.基于该模型提出火炮运动环境下的弹丸运动描述方法,给出弹与炮相互作用力和力矩的表达式.结合工程实际,对弹丸在发射过程中运动规律进行理论研究.通过仿真验证弹与炮间隙、弹丸质量偏心、膛内火药气体泄漏以及身管弯曲、身管弹性振动和炮架...     

旋转稳定弹丸高原弹道变化机理及规律研究

为了解旋转稳定弹丸高原弹道的变化机理和运动规律,根据刚体弹道理论,建立了旋转稳定弹丸质心和弹丸姿态运动微分方程。在分析高原环境对旋转稳定弹丸弹道特性影响的基础上,通过平原、高原试验测试数据的对比验证,分析了旋转稳定弹丸高原射击密集度、飞行阻力系数的变化及高原环境对弹丸质心运动的影响因素,确定了旋转稳定弹丸高原运动规律及其成因。结果表明:试验结果与理论分析基本一致,旋转稳定弹丸高原质心运动较平原有较大差异,而其高原姿态运动的基本规律与平原相似。研究成果为掌握旋转稳定弹丸高原飞行规律,提高武器装备高原射击精度奠定了重要的理论基础。     

某炮弹立靶密度集度的影响因素分析

从发射动力学的角度,分析了影响某炮弹立靶密集度的因素.火炮种类、火炮状态、身管温度、地面种类、轮胎气压等试验条件变化会改变发射系统振动特性,射击过程中身管温度升高会导致身管指向变化,拔弹力和弹药保温、搬运、装填等试验操作会影响到弹丸在膛内的运动.这些都是影响弹丸起始扰动的因素.试验结果表明,试验条件、弹药准备以及人员操作等规范后,该炮弹立靶密集度得到了大幅提高.     

面向射击密集度的随机因素影响分析

射击密集度是火炮关键战术技术指标,是弹、炮、药、气象环境等各种随机因素综合作用的结果.为了分析弹丸起始扰动、初速、弹丸结构参数、风速等随机因素对射击密集度的影响,采用RBF神经网络拟合射击密集度计算程序非线性,较好地解决了直接灵敏度分析中回归模型不可靠问题.基于最优拉丁超立方试验设计进行了射击密集度灵敏度计算,通过回归分析与方差分析获得影响射击密集度的主要因素,以及各随机因素对射击密集度的影响规律.该研究为随机因素优化奠定了基础,可为火炮总体设计提供理论参考.     

火炮总体设计中几个问题的分析

根据某火炮的结构特点和分析要求，把一些工程元件简化成刚体，另一些工程元件简化成弹簧，用有限多个质量、转动惯量、弹簧和阻尼形成一个离散的参数系统，从而得到火炮系统的简化模型。通过对模型的讨论，运用机械结构动力学的理论，分析了火炮总体参数中的Le值、Ld值、起落部分的刚度系数k以及弹丸的质量偏心和身管的制造误差对火炮发射瞬间的炮口扰动的影响，定量分析了影响炮口扰动的因素。     

大口径火炮弹丸膛内运动姿态测试系统设计

针对大口径火炮射击试验的特点,在分析研究文献「１」所述测试系统的基础上,提出了一种适用于大口径火炮弹丸膛内运动姿态的测试方法,并设计出相应的测试系统,经某大口径火炮系统试验测试证明,该系统工作可靠,测试结果合理,解决了大口径火炮膛内运动状态和炮口起始扰动量的测试问题。     

基于刚柔耦合动力学模型的某协调输弹机机构可靠性分析

协调输弹机作为自动装填系统的主要组成部分,对火炮射速产生很大影响,故开展协调输弹机机构可靠性分析具有重要意义。为研究某协调输弹机构件设计尺寸、输弹机安装定位尺寸及弹丸参数随机性对机构可靠性的影响及影响程度,在0°射角工况下建立刚柔耦合动力学模型进行仿真分析,采用蒙特卡洛法进行协调输弹机机构可靠性与可靠性灵敏度分析,研究结果表明该型协调输弹机机构可靠度为99.46%。输弹盘焊接位置X_SD、弹丸质心偏心m_z、链轮基圆半径R_LL、输弹盘长度L、弹丸质量m的均值及链轮基圆半径R_LL、输弹盘焊接位置X_SD、弹丸质心偏心m_y、弹丸质心偏心m_x、输弹盘长度L的标准差对机构可靠性存在显著影响。     

某自动迫击炮动力学参数影响规律研究

从火炮系统的结构特性和物理性能出发,研究某自动迫击炮的动力学参数影响规律.应用多体系统动力学方法建立火炮运动微分方程,在此基础上构建动力学仿真平台,通过输入不同的火炮结构布置参数及连接刚度参数,进行多工况动力学仿真试验,寻求动态参数的匹配以减小弹丸出炮口时的炮口扰动,为火炮的总体设计和结构设计提供依据.     

材料热物特性对热身管中弹丸运动状况的影响研究

为了进一步了解热枪散布异常机理,在基于身管温度场研究的基础上,建立了考虑材料热物特性的热枪弹丸膛内运动分析有限元模型。以热分析的身管温度场数据作为边界条件,通过显式动力学分析,获得了材料热物特性影响下的弹丸膛内运动状态。对比实验数据,验证了该弹/枪耦合模型的正确性。研究表明:随着身管温度升高,身管热膨胀特性在膛口位置增加了弹丸质心位移及膛内摆角,但减小了弹丸质心侧向速度;身管热弹性在膛口位置增加了弹丸摆角,降低了弹丸质心速度;被甲热塑性增加了膛口弹丸质心侧向位移、膛内综合摆角,降低了弹丸质心侧向速度。研究结果将为进一步研究热散机理,提高射击精度提供一定的帮助。     

子母弹径向质心位置的蒙特卡罗模拟

弹丸质心径向偏移量严重影响弹丸的弹道特性.对某子母弹的径向质心位置用蒙特卡罗法结合计算机程序进行了模拟,得出了质心径向位置的分布密度,对影响其径向质心位置的尺寸进行了分析.模拟结果表明影响子母弹质心径向偏移量的仅为几个重要尺寸.对这些尺寸应严格控制其尺寸公差.     

不同海拔高度下的火炮发射极限速度研究

由经典内弹道理论可知,火炮的发射弹丸初速是存在极限的.根据火炮发射弹丸运动模型,推导了理想情况下的火炮弹丸极限速度公式,分析了不同海拔高度环境大气下的弹丸发射极限速度,研究了对火炮初速的影响程度,定量得到了海拔高度、压力比等参数对弹丸极限速度的影响规律,并得出了海拔环境对火炮初速是存在影响的.该问题的解决有助于为相关应用提供参考.     

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。