一级轻气炮内弹道数值模拟

利用拉格朗日方法跟踪弹后工质的运动规律，采用ＶｏｎＮｅｕｍａｎｎＲｉｃｈｔｍｙｅｒ差分格式对带有坡膛，有限药室工的一级轻气炮进行了内弹道一维数值模拟，对不同的工质，在初温及相对装药量变化的情况下进行了计算，计算结果表明：（１）对同一种工质，初始装填压力ｐ０和ｗ／Ｍ相同时，初温时弹丸的相对初速ｖｇ／ｃ０和炮口压力Ｐｇ几乎没有影响；（２）对同一种工质，在Ｐ０相同时ｖｇ／ｖ０可表示成ｗ／Ｍ的函数，并随ｗ     

结构与装填条件对二级轻气炮发射性能的影响

通过建立数学模型,运用数值计算方法进行求解,实现了二级轻气炮发射过程的理论计算,并以25 mm/100 mm二级轻气炮为基本模型,计算了其在多种不同结构参数和装填条件下的一系列发射过程.通过对大量计算数据进行系统分析,总结出结构参数和装填条件对二级轻气炮发射性能的影响规律,并根据这些规律,给出了一些提高二级轻气炮发射性能的建议.     

新型气体驱动二级轻气炮研制

二级轻气炮是超高速弹丸驱动技术中使用最广泛的技术之一.本文介绍了为超高速碰撞研究而研制的新型高压气体驱动二级轻气炮.该气炮利用已经运行的单级压缩气炮作为首级驱动,加装可拆卸二级发射装置组成.原单级压缩气炮的功能得以完整保留.本文的工作是围绕如何提高能量利用效率、减小二级发射冲击力、降低实验成本和提高效率等几个方面开展的.目前该炮首级用20MPa氮气、泵管用0.1MPa氢气驱动,已将0.7g弹丸加速到7.2km/s.     

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。     

锥膛炮内弹道建模与仿真计算

为了解决锥膛炮内弹道的建模仿真问题,在经典内弹道理论基础上引入了有限元分析方法和修正次要功系数方法。根据锥膛炮炮膛和弹丸的结构特点,将锥膛炮的内弹道过程分为第一直膛时期、锥膛时期和第二直膛时期。在运用LS-DYNA软件对锥膛时期弹丸裙环变形进行有限元分析的同时,结合MATLAB软件对其内弹道进行了建模仿真,得出了该锥膛炮内弹道时期膛压—时间曲线、速度—时间曲线。通过与全直膛炮的内弹道计算结果和试验结果比较,证明了所给方法的可行性。     

基于应变测试系统的二级轻气炮活塞运动测量

为了研究活塞在二级轻气炮泵管中的运动过程,利用应变测量技术对活塞运动规律进行测量研究.通过对57 mm/10 mm二级轻气炮泵管外壁按一定距离布设应变片测点,对轻气炮发射过程中的活塞运动导致泵管环向应变进行监视测量,直接得到典型实验条件下活塞运动过程中的内弹道压力变化,并通过推导得到活塞运动时程及位移与弹底压力的关系....     

空间碎片清除轻气炮内弹道参数优化选择

根据空间碎片清除航天器中轻气炮载荷的特殊设计需求,在1 200 m/s目标弹速的设计要求下进行内弹道参数的优化选择。利用内弹道方程选择了最佳气室容积与驱动气体种类。以轻气炮炮身质量和弹丸炮口速度两个优化指标进行气室压强和炮管长度的选择,分别利用质量估算和AMEsim仿真模型建立轻气炮质量方程与弹丸炮口速度方程,并利用权重系数联系两方程建立评价方程,分析了不同的权重系数下的炮管长度和气室压强的选择原则,建立了系统的碎片清除轻气炮内弹道参数选择方法。     

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.     

燃烧轻气炮发射药密闭燃烧过程数值模拟

针对燃烧轻气炮密闭空间轻质可燃气体燃烧控制问题,建立了燃烧室氢氧预混气体湍流反应流动模型,湍流模型采用标准k-ε双方程模型,氢氧燃烧采用EDM涡耗散模型。通过CFD方法对氢氧燃烧过程进行了数值模拟,获得了燃烧室内压力、温度及气体组分的时空分布变化过程,分析了不同装填条件对氢氧燃烧过程的影响规律。研究结果对燃烧轻气炮氢氧预混气体燃烧过程控制具有指导意义。     

大口径平衡炮内弹道一维两相流建模与仿真

针对大口径平衡炮长管状药、模块化装药的特点,提出了将气固两相分别计算而非将固相流体化的建模思想,建立了适用于平衡炮的内弹道一维两相流模型。模型将管状药床看成一个在两端面压力差和相间阻力共同作用下可沿轴向运动的整体,相间质量能量输运通过控制方程中的源项实现。应用新模型与重叠网格技术对320mm平衡炮内弹道过程进行仿真计算,通过计算结果与炮射试验结果的对比分析,验证了模型的可行性,为平衡炮内弹道过程研究提供了新思路。     

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。     

超高射频火炮射击实验及内弹道仿真

在某新型超高射频火炮发射装置上,进行了金属风暴武器系统的3连发和5连发射击实验,测得实验膛压数据;建立了膛内过程的经典内弹道模型,并进行了数值仿真;仿真结果和试验结果和相近,表明该模型用于模拟金属风暴武器系统高频连发的膛内过程是可行的;利用该模型详细讨论了射击频率的变化对超高射频武器系统内弹道性能和出炮口速度的影响,并得出相关结论;这些规律对后续研究有一定借鉴作用。     

管状发射药内弹道模型及计算

该文根据未开槽管状发射药的装药结构特点,将火药床分为管内部区域、管外气相区域与固体发射药三个区域.每个区域建立相应的基本方程组以及初边条件,药条破裂采用临界破裂压力差准则.数值计算结果表明,管状发射药在射击过程中运动位移较小,并且在点传火阶段透气性好,压力振荡幅值小.文中还给出了药条破裂前管内外流场的详细分析.     

火炮发射动力学的可视化仿真

对火炮发射的整个过程进行了动力学仿真计算,结合虚拟现实技术,在虚拟场景中完成了火炮发射全过程的可视化.建立了30个自由度的火炮发射动力学模型,在不同工况下进行仿真计算,对全炮发射进行了稳定性计算.通过外弹道程序,获得弹丸出炮口后的运动诸元.建立了火炮发射的虚拟场景,实现了火炮发射的可视化.研究表明,该方法可以为现代火炮设计与优化提供一种新的途径.     

拉杆活塞式发射装置内弹道建模与仿真

为了进行小尺寸、长行程、低过载发射,设计了一种拉杆活塞式发射装置.根据经典内弹道理论,采用集总参数法对混合装药下舍高低压药室的发射过程建立了内弹道模型;采用四阶龙格库塔法对该模型内弹道过程进行了求解.数值计算结果表明,拉杆活塞式发射具有较低的最大膛压和发射过载,但随着拉杆数量和质量的增加,对弹丸做功效率有所下降.拉杆活...     

发射药燃速压力指数对火炮内弹道的影响

为研究新型高能发射药的内弹道性能,采用经典内弹道数学模型理论模拟了发射药的燃速压力指数对火炮内弹道性能的影响.结果表明,发射药燃速压力指数的大小及其随压力的变化规律对内弹道性能有很大的影响,对于燃速压力指数随压力升高而减小的新型高能发射药,可获得较高的内弹道示压效率,降低膛压和弹丸初速对发射药装填条件的敏感性.采用传统的平均燃速压力指数来预测该类发射药的内弹道性能,将出现明显的偏差.     

随行装药内弹道数值模拟

本文分析了随行装药技术提高火炮初速的机理,给出了随行装药的内弹道计算的经典简化模型,并列出了部分理论计算与实验的结果.