关于炮口焰测试的研究

炮口焰对中小口径直瞄武器影响很大，减少和消除炮口焰一走是中间弹道学的研究课题之一，炮口焰 的程度及炮口焰的亮度等级，一直为火炮和装药设计者所关心。本文论述了炮口焰亮度的测试方法，此法对可炮口焰，枪口亮度进行定量分析，并为评价和设计消焰器，消焰剂提供参考数据。     

炮口焰抑制方法研究

分析了两种传统的炮口焰抑制方法──采用机械膛口装置的物理方法和在发射药中加化学消焰剂的化学方法的原理，描述了制退消焰器的设计原理、样品和实验结果，提出了一种抑制炮口焰的新方法，即在炮口装置内部涂敷消焰剂消除炮口焰的方法。     

消焰剂对炮口烟焰的影响

采用硝酸钾、硫酸钾和新型有机消焰剂K-LXG、K-Rn等4种不同的钾盐作为消焰剂,通过球磨机研磨和过筛处理,制成不同粒度的消焰剂样品。以30 mm弹道炮为试验平台,以单基发射药为试验样品,通过三因素四水平的正交试验,进行消焰剂不同添加条件对炮口火焰和烟雾影响的试验研究,分析对比了4种不同消焰剂及其粒度大小和加入量对发射装药炮口火焰及烟雾的影响。正交试验结果表明,消焰剂种类是影响消焰效果的主导因素,在试验采用的装药条件下,最佳的消焰剂添加条件为采用K-Rn新型消焰剂,粒度采用标准筛B3筛处理的样品,加入量为装药量的C3%。     

一种含纳米钾盐的新型消焰药性能测试

为了减小炮口火焰面积,制备了一种含纳米有机钾盐AK的新型消焰药,进行了该消焰药基本性能、吸湿性、燃烧性能、对发射装药炮口火焰及内弹道性能影响试验研究.试验结果表明,对比常规单质消焰剂材料,制备的新型消焰药有较好的消焰效果,可使枪口火焰面积减少95%,且吸湿小,燃烧稳定,对火炮内弹道性能无明显影响.     

考虑化学反应的大口径火炮炮口流场特性

大口径火炮由于其装药元件复杂,装药量较大,发射过程中产生炮口冲击波及炮口焰的问题较为严重,容易对人员或设备造成损伤.为研究炮口焰的生成等炮口流场特性,以某155 mm口径火炮为模拟仿真对象,针对射击过程中高速、高压、高温且与外界环境发生复杂的化学反应等特点,建立化学反应模型.同时,又考虑到弹丸射出过程中会与身管壁面产生...     

某100mm火炮发射装药性能分析

分析了100mm火炮发射药的装药结构，其简单合理的装药结构是这种低压、低速火炮装药的特点。通过使用小弧厚的单孔小粒发射药获得了较高的装药利用率。装药中不用消焰剂，是本装药的特色。若增大发射药的弧厚和质量，且选择适当的药形，则可较大幅度提高初速。     

偶氮四唑钾的合成表征及其对枪口烟焰的抑制

以5-氨基四唑为原料,碱性条件下氧化得到偶氮四唑钾(PZT)。采用红外、元素分析等对其进行了表征,其化合物分子式为C2N10K2·3H2O。热重分析和差示扫描量热分析表明,PZT在315~350 K范围内,发生吸热反应,失去结晶水,在539.3 K时,出现最大放热峰。将PZT作为消焰剂用于发射药装药中,在初速912 m·s-1,膛压279.4 MPa,PZT含量为2%的装药条件下,采用高速摄影和烟箱法测试了枪口烟焰。结果表明,与制式消焰剂硫酸钾相比,PZT可使枪口火焰面积减少71.4%,火焰温度降低400℃,且枪口烟雾较小,具有良好的抑制枪口烟焰效果。     

膛口装备之二·消焰器篇

发展历史 自13世纪第一支手持火器打响以来,火器的每一次发射都伴随着明显的火光和声响。20世纪以前,人们并没有认识到枪(炮)口火光带来的严重问题,直到两次世界大战中,枪炮射击阵地的火光常被敌方所利用,特别是在夜间和连续射击时,强烈的火光使阵地暴露无疑。由此,战争要求解决枪(炮)口焰的问题已经非常迫切了。 最早的解决办法是在发射药中加入消焰剂,这是一种化学消焰法。法国人首先用在机枪弹药中,接着德国人也用在火炮发射药中。消焰剂主要是有机盐类和其他化合物,最常用的是碱金属盐     

消焰剂对模块装药内弹道性能影响分析

结合模块装药的结构特点,分析了消焰剂具有良好作用效果的基本机理.试验验证了模块装药比药包装药具有更好地消除炮口焰的特点.针对消焰剂对内弹道的性能影响,建立了考虑消焰剂影响的经典内弹道数学模型,计算结果表明,所建立的数学模型可以定量分析消焰剂对内弹道性能的影响,为装药结构优化提供有力的分析手段.     

未来火炮的技术动向

火炮是指以发射药为动力发射弹丸，口径在20毫米以上的身管射击武器，其原理是在炮膛内燃烧发射药产生高温高压气体，使弹丸经炮管被加速（加速度可以高达数万倍重力加速度），然后弹丸高速飞离炮口，按火炮赋予的方向和射角飞向远方，弹丸飞行的远近主要依靠从火炮所获得的炮口动能的大小。     

消焰剂降低枪口火焰的研究

选择了硫酸钾、硝酸钾、新型钾盐AK和BK四种不同结构性能的消焰剂,采用在钝感和包覆时加入的两种添加工艺制备出装药样品。通过B门照相法测试了枪口火焰,进行了消焰剂影响降低枪口火焰的试验研究。结果表明,同种消焰剂不同的添加工艺对降低枪口火焰作用不同,钝感时加入消焰剂对降低枪口火焰作用大,而包覆时加入消焰剂对降低枪口火焰作用小。与常规消焰剂硫酸钾、硝酸钾相比较,新型钾盐AK和B K吸湿性小,在相同含量相同添加方式下消焰效果好。同种消焰剂相同添加方式下含量越高,消焰效果越好。     

膛口制退器效率对某新型全枪浮动原理大口径机枪的影响研究

为研究膛口制退器制退效率对采用全枪浮动原理的某新型大口径机枪浮动性能的影响,建立了基于浮动原理且考虑土壤和人体影响的某新型大口径机枪的刚柔耦合模型,对含膛口制退器的机枪系统进行动力学仿真并与试验结果进行对比分析,验证了该模型的正确性;获得了某新型大口径机枪实现全枪浮动的膛口装置制退效率的允许取值范围。结果表明,所建立含膛口制退器的实际某新型大口径机枪刚柔耦合模型精确可靠,所设计的膛口制退器实际制退效率为35.9%,其实现全枪浮动的膛口制退器制退效率的理论取值范围为22.5%~50.0%.     

烧蚀磨损理论下多参数变化对火炮内弹道性能的影响分析

为研究火炮烧蚀磨损对内弹道性能的影响,基于烧蚀磨损理论,建立了经典内弹道模型和火炮烧蚀模型。针对某火炮的试验结果进行了数值模拟,获得的不同磨损量条件下启动压力变化规律与实测结果相吻合。在此基础上,数值分析了多参数变化对火炮内弹道性能的影响。结果表明:身管烧蚀磨损会导致弹丸速度和火炮膛压减小; 增大装药量后,随着身管磨损量增大炮口相对初速减退量减小; 增大火药力后,随着磨损加剧炮口相对初速减退量增大; 全装药条件下,射弹数达到约420发时,炮口初速相比于新炮下降了7.53%,达到身管报废标准,此时身管报废。     

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。     

密实装药床中点火火焰传播特性的实验与数值研究

以某火炮密实装药为背景,为了研究在中心点传火结构下装药床中点火火焰的传播特性,设计并使用了可视化半密闭爆发器式模拟实验装置。考虑到实验安全性,装置中以尼龙假药粒床来替代真实发射药,通过高速摄影系统拍摄了装药床中点火火焰的传播过程。实验结果表明,点火火焰在前期主要体现为径向传播,直至火焰气体受到药室壁面的约束,径向传播减弱而轴向扩展成为主要特征。基于实验,结合多孔介质模型建立了装药床中点火燃气流的二维轴对称传播模型,并利用FLUENT软件对点火火焰的流动过程进行了数值模拟。将气体高温面等效为火焰面,数值计算得到的气相温度场云图与实验拍摄的火焰图像对比基本吻合,火焰轴向位移的数值结果与实验结果相差不超过7.14%,并由数值计算的火焰位移曲线得出装药床中火焰轴向传播的平均速度为14.1 m/s。     

弹道枪水下全淹没式发射膛口流场演化特性的数值模拟研究

为了解弹道枪水下全淹没式发射膛口流场的演化特性,搭建水下射击实验平台,运用直接摄影法捕捉其膛口流场演变的全过程。实验发现：在弹头出膛前,弹前水柱已经在膛口空化产生水蒸汽;弹头出膛后,膛内燃气流出并与水蒸汽掺混,将弹头包裹;弹头远离膛口后,燃气射流继续膨胀,头部呈锥形;弹头表面不断空化产生水蒸汽,形成超空泡,同时在弹头尾部会留下细长的气柱。在实验基础上建立二维多相流模型,采用流体体积函数多相流模型和标准k-ε湍流模型,结合动网格及用户自定义函数技术,对实验工况进行数值模拟。结果表明：弹道枪水下全淹没式发射时,高度欠膨胀的火药燃气出膛口后,形成了包含两个瓶状激波的复杂波系结构;弹头出膛后,在膛口流场区域内不断加速,随着弹头远离膛口流场区域,弹头速度不断衰减。     

基于 ADAMS 机枪射击稳定性动力学仿真分析

针对大口径机枪射击稳定性低的问题,提出一种利用膛内火药气体能量来减小枪口跳动的稳定控制装置;鉴于枪管在稳定力作用下会发生变形,采用一种支架装置来加强枪管的刚度;基于刚柔糅合、多柔体动力学理论,以ADAMS、Matlab 软件为平台,对改进后的机枪进行仿真,枪口跳动的最大位移值下降了46％,脚架振动的最大位移值下降了41％,射击稳定性得到明显提高。     

基于神经网络和遗传算法的火炮结构动力学优化

为研究炮口扰动优化问题,提出采用非线性有限元、试验设计、神经网络和遗传算法相结合的方法进行火炮结构动力学优化。建立了某大口径火炮上装部分非线性有限元动力学模型,结合试验设计进行了火炮结构动力学分析。以试验数据为训练样本,建立了基于贝叶斯正则化算法的反向传播（BP）神经网络来模拟火炮总体结构参数与炮口扰动之间的非线性映射关系。构造了炮口扰动优化目标函数,利用遗传算法对目标函数进行求解,实现了火炮总体结构参数的动力学优化。研究表明所建立的火炮总体结构参数与炮口扰动之间的非线性映射关系具有很高的可信度,运用该方法进行火炮结构动力学优化行之有效。     

某新型发射药在身管附加装药中的应用研究

为研究身管附加装药的类压力平台增速效应,采用了在弹道枪炮身管上安装附加药室的试验装置。其主药室装药采用6/7-XDGZB高能硝胺发射药,附加药室装药采用4/1-XDZJ高能发射药。密闭爆发器试验和内弹道试验结果表明:6/7-XDGZB发射药具有起始缓燃性,4/1-XDZJ发射药具有速燃和渐减燃烧特性,两者配合在膛内燃烧,在最大膛压基本保持不变的情况下,初速从空白装药(传统的单一装药,没有附加装药)的981m.s-1提高到附加装药的1063m.s-1,提高了82m.s-1,增幅为8.4%,示压效率由0.47提高到0.58。