弹丸膛内姿态与纵向运动测试与分析

弹丸发射过程中在膛内发生剧烈的摆动并产生巨大的横向过载，有时甚至能达到纵向过载的2倍多，对引信机构运动产生不容忽视的影响，然而由于身管的遮蔽，使得测试弹丸膛内运动变得极为困难。提出了弹丸膛内姿态与纵向运动联合测试方法，成功地进行了试验，并对频谱分布和时频特性进行分析，为引信设计和故障分析提供了测试手段和分析工具。     

弹丸—引信系统在膛内力学环境中硬线传输测试技术的研究

本文主要介绍高膛压火炮膛内力学环境的特点及对膛内硬线传输技术的要求。同时概述了高膛压硬线传输测试中有关技术问题。其中包括膛外馈电低阻抗输出方案的选择,试验弹的结构设计以及有关高g传感器在膛内测试中的应用与动态标定等。并对膛内测试的冲击加速度环境曲线采取了科学的处理与分析,弥补了过早断线时产生的不足。所作传函分析及功率谱密度函数处理与分析,为膛内环境研究及事故诊断提供了分析基础,特别是通过大量测试结果,发现了火炮发射时,弹丸—引信系统在膛内早期冲击环境一些异常现象,作为弹丸挤进时受力情况分析及膛内安全可靠性的研究有重大价值。本文最后对膛内硬线传输测试技术的应用与发展也作了介绍。     

火炮发射过程中的弹丸过载测试方法

针对目前火炮发射过程中弹丸膛内过载测试方法的测试精度低、测试过程复杂且成本高昂等问题,提出了采用微波干涉仪的火炮发射过程弹丸膛内过载测试方法。该方法采用微波干涉仪对弹丸膛内运动的微波多普勒信号进行分析处理获得弹丸膛内过载。试验结果表明,该弹丸膛内过载测试方法精度较高,且成本低、测试过程简单,实现了无损测试,能有效获得弹丸发射过程中的过载性能数据,可以为引信及制导弹药的电子元器件抗过载设计提供更为准确和可靠的基础数据支撑,也为火炸药等的抗过载研究提供了加载测试技术手段。     

膛内弹丸运动时电磁特性研究

通过在弹丸内不同方向装载线圈,测量弹丸在膛内高速运动过程中的电磁信息,从而分析内弹道中弹丸的电磁特性与运动特性。测试系统利用了与外界无连线的存储测试方法,得到了弹丸在膛内高速运动过程中的电磁信号。该测试信号可反映弹丸的加速,出炮口运动等信息。经过特征提取用于引信的设计中,可作为引信发射环境识别的有效手段。     

多参量硬线测试技术

采用膛内环境硬线测试技术，用微机系统进行了包括膛压，加速度，碰击力和应变在内的内弹道多力学量数据的一次性测试和数据处理。介绍了测试设备和仪器的选用，详细地讨论了测试系统中４个主要子系统：发射系统；加速度，膛压，碰击力和应变传感装置；数据采集，记录和分析系统；回收系统。对测试中所得的力信号和应变信号进行了信号分离，同时，对应变误差进行了修正。     

“金属风暴”武器的耦合膛压测试弹设计

为了获得“金属风暴”武器发射过程中的耦合内弹道参数,以达到武器系统优化改进目的,设计测试“金属风暴”武器相邻弹丸之间耦合膛压的测试弹。针对30 mm小口径武器弹上空间有限、耦合膛压导致弹丸同时受弹底压力、弹前压力,力学特性复杂的问题,设计了测试弹的机械结构,将薄膜压电传感器、加速度传感器、信号采集调理、信息处理和存储、通信传输、电池等电路系统集成一体,制成了耦合膛压测试弹; 为了提高耦合膛压的测量准确性,利用加速度测试结果对薄膜传感器压力测量结果中的惯性力进行了修正。利用“金属风暴”武器开展了射击试验,检验了耦合膛压测试弹的性能。试验结果表明:耦合膛压测试弹的机械强度满足发射及回收要求,测试弹机械结构可以保护薄膜传感器不被火药气体烧蚀,经过加速度传感器修正处理可以得到弹丸发射期间的弹底压力与弹前压力,耦合膛压测试弹能够获得“金属风暴”武器的耦合内弹道参数。     

火药破碎对压力异常影响的数值模拟

根据火药破碎度与颗粒间应力的实验关系式，通过计算膛内火药床的颗粒间应力，直接获得不同时刻膛内不同位置的火药床的破碎度，分析了火药破碎对膛内循环过程的影响。指出火药破碎是产生异常压力甚至膛炸的主要原因。研究结果对膛内异常压力和膛炸机理分析以及装药设计均具有重要理论指导意义。     

微型膛内加速度测试仪

文中介绍了一种利用存储测试技术测试膛内加速度信号的微型膛内加速度测试仪的硬件结构和工作原理,给出了用该测试仪测取的××弹的膛内加速度曲线.     

高膛压火炮多点点火数值模拟

某高膛压火炮试验中发现多点点火方案的装药利用率较高，但膛内压力波较大，为了减小膛压内力波，完善多点点火方案，应用两相流内弹道理论对该炮的多点点火过程进行了数值模拟，数值模拟结果与试验结果有较好的一致性，通过数值模拟和分析，指出了减小膛内压力波可采取的措施，以确保高膛压火炮的内弹道性能稳定和装药安全可靠。     

基于弹载测试仪的高速旋转弹丸膛内转速测试

针对膛内高冲击高过载的恶劣环境以及对光、磁信号的屏蔽作用,使得弹丸旋转速度难以准确获取的问题,提出了基于弹载测试仪的高速旋转弹丸膛内转速测试方法。该方法利用弹载测试仪准确获取弹丸在膛内的轴向加速度信号,同时结合炮膛缠度和炮管口径信息,得出高速旋转弹丸在膛内整个过程的旋转速度。通过对实际测试数据分析表明,该方法能够准确测出旋转弹丸在膛内的转速,测试数据精度能够满足测试要求。     

用脉冲X射线检测膛内射击现象

本文介绍利用脉冲X射线对膛内射击现象进行测试的方法,给出用脉冲X射线拍摄的膛内燃烧的火药及其流动情况的部分照片。对底火与中心传火管两种不同点火方式对药床运动的影响进行了比较,发现了在火炮发射过程中火药基本停留在药室内燃烧等重要现象,并分析了照片上所获得的火药燃烧时的膛内问题。     

放入式火炮膛压测试技术研究

火炮身管内压力大小及其分布是重要的内弹道参数,准确、可靠地获取火炮膛内压力参数是动态测试领域的难题。简单介绍了多种测试膛压的方法,重点分析了放入式电子测压器的测试精度,提出了对实测膛压曲线进行积分、计算得到弹丸炮口速度的方法;与测得的炮弹初速进行对比分析,针对膛内压力场分布的不均匀性,提出了固定放入式电子测压器的测试方法。     

航行体水下高膛压与高速发射载荷特性

水下高膛压高速发射航行体后形成的多相流场复杂多变，产生的载荷影响尚未明确。针对某小口径水下航行体高膛压、高初速冷发射过程，开展发射载荷特性研究，分析航行体发射过程中内弹道阶段、溢出燃气与水相互作用阶段、水锤效应阶段的流场特性与力学特点。基于多相流模型和动网格方法，建立航行体水下高速冷发射过程数值模型，进行气-汽-液多组分数值仿真，对不同时期发射筒的载荷特性及其成因进行分析。研究结果表明：水下航行体高速发射载荷主要来源于内弹道过程与水锤效应，航行体出膛后筒内燃气溢出造成的低压区产生载荷较小；与低膛压、低初速发射工况不同，高膛压发射工况下筒内气体高速大量溢出，水锤效应压力峰值的幅度衰减明显。     

基于导热反问题的身管传热计算

确定发射时输入内膛壁的热流密度对研究烧蚀磨损以及身管的热力学特性等问题至关重要。传统计算方法仅考虑了火药燃气以强迫对流方式与内膛壁面的对流换热。本文分析了输入内膛壁 的各项热流密度,运用导热反问题的研究方法计算了内膛输入热流密度,在此基础上,以其作为边界条 件,用有限元分析方法计算了温度分布,与巳知测试结果比较基本一致。文中还对持续射击条件下身管 径向温度分布特点进行了分析,指出采用身管主动冷却技术是控制持续射击过程中初始温度和峰值温 度的重要途径。     

基于锥膛炮的弹丸弹裙膛内阻力研究

针对锥膛炮炮膛和弹丸的结构特点,分析了锥膛炮直膛段弹丸后弹裙与膛壁之间摩擦阻力的变化过程和锥膛段弹丸弹裙高速冲击锥膛受到的挤压阻力变化过程;建立了弹丸弹裙膛内阻力数学模型;根据所建模型进行了编程计算,得出了弹裙膛内阻力-位移变化曲线、膛压-位移曲线和速度-位移曲线,计算结果与实验结果一致。研究结果可为锥膛炮内弹道设计和弹丸结构优化提供参考。     

弹底压力测试技术研究

弹丸在膛内发射过程,要承受高压、高温、高过载的恶劣环境,为了准确测量弹丸在膛内运动过程弹丸底部所受的火药气体的压力,设计了一种小体积内置式的弹底压力测试仪,阐述了其测试原理及实现方法。该测试仪采用存储测试技术、高强度真空灌封工艺及高效缓冲技术,并经过模拟应用环境下的校准考核试验,最终成功获取了某弹丸在发射过程的弹底和膛底的压力数据。该项研究对引信、弹丸及火炮的设计、验收具有重要意义。     

弹载光电设备内弹道发射环境测试技术发展研究

基于寻求有效内弹道试验方法来研究新型炮兵弹药弹载光电设备能否承受苛刻的膛内发射环境考验问题的目的,对当前以膛压指标为主的内弹道发射力学环境测试技术的国内外现状进行了较全面的梳理.分析了典型膛压测试技术的原理和特点,并对总体发展现状进行了评价和总结.同时也对基于新型弹药研发目的的内弹道测试技术发展提出了建议.     

迫击炮弹在膛内运动姿态,速度测试方法初探

利用现有仪器设备测量迫击炮弹在膛内、炮口运动速度、飞行姿态,这种测试方法的工作原理及将迫击炮弹在膛不可见、不可盍 为可见、可读、榀的光点运动,以此获取迫击炮弹在膛内、炮口运动的参量。虽然此方案仅是一个理论上的探讨,还没有秋得及验证,但其的提出将会对弹丸在膛内、春方案的提出将会对弹丸在膛内、炮口运动参数测试提供一个有益的启发和参考,以期推动迫击炮弹测试水平的发展和提高。     

低压环境下膛口冲击波实验研究

为了解低压环境下膛口冲击波的传播特性,进行了低压环境下膛口冲击波的压力测试实验。通过低压舱配合抽真空装置实现低压环境,设计膛口冲击波压力测试系统,测得海拔12 km内7个高度对应压力下膛外多点处的压力曲线。实验结果表明：低压环境下冲击波场在膛口的分布规律与常压环境下一致;膛口冲击波强度随环境压力的降低近似呈线性减小,10 km高空的膛口冲击波强度仅为地面膛口冲击波强度的一半。研究结果对高空环境下膛口流场控制具有参考意义。     

一种新型膛口装置的多功能抑制机理分析

数值模拟了无膛口装置和含内插管扩张型抑制装置的膛口非定常流场，给出了与实验照片相符的膛口流场的宏观结构及其发展过程。定量分析了射流结构和膛口冲击波的时空特性，结果表明：内插管扩张型抑制装置大幅度地降低了射流结构中高温区的空间尺度、持续时间和温度，显著地减弱了冲击波在侧后向的强度和传播，减小了燃气的后坐动量，从而获得多种抑制效果。