液体发射药迫击炮内弹道建模及性能分析

为了将液体发射药技术应用于迫击炮,针对液体药侧喷结构,在考虑迫击炮基本装药燃烧过程,并计及活塞气室气孔对燃气的节流作用的基础上,建立了再生式液体发射药迫击炮内弹道模型。数值模拟了液体发射药迫击炮内弹道过程,分析了活塞气室气孔、喷射启动压力、喷射孔面积、液体发射药装药量等结构参数对迫击炮内弹道性能的影响,结果表明:活塞气室导气孔面积、喷射孔面积对各腔室的压力及弹丸初速影响较大; 液体发射药装药量对初速提高有明显作用,通过匹配系统结构参数及装填条件,在不增大最大膛压的同时可有效提高初速。该文所建模型将为液体发射药迫击炮结构优化和样机研制提供理论参考。     

部分切口杆状发射药内弹道性能的数值模拟

为了研究部分切口杆状发射药的装药内弹道性能,基于经典内弹道理论建立了部分切口杆状发射药的装药内弹道计算模型,采用高能硝胺发射药配方的部分切口杆状发射药进行了装药内弹道性能计算,在30 mm火炮上进行了试验验证,并分析了切距、切宽及切深对部分切口杆状发射药内弹道性能的影响。研究结果表明:采用建立的部分切口杆状发射药内弹道模型计算获得的最大膛压为430.2 MPa,与试验测试的最大膛压平均值409.7 MPa的计算误差为5.0%;计算的炮口初速为1378.2 m·s~(-1),与试验测试的炮口初速平均值1409.6 m·s~(-1)的计算误差为2.2%;最大膛压和炮口初速随切距的增大而减小,切距从5 mm增加至50 mm,最大膛压降低了12.0%,初速降低了3.1%,且在切距值大于20 mm后对膛压及初速的影响逐渐降低;最大膛压及炮口初速随切深和切宽数值的增加而增大,切深对最大膛压的影响相较对炮口初速的影响更为显著,切宽数值的变化对内弹道性能的影响总体较小。     

高低压室发射弹丸内弹道仿真与试验研究

为了研究高低压室发射弹丸过程中内弹道的参数设计问题,采用经典内弹道理论,结合高低压室发射特点,建立了高低压室发射弹丸内弹道仿真计算模型,设计了一种高低压室发射系统试验装置,对不同喷口大小情况下的高低压室发射弹丸内弹道进行了试验研究,将仿真计算结果与试验结果进行了对比分析,验证了仿真计算模型的合理性。应用该仿真模型分析了高低压室内弹道工程设计中的发射药弧厚、破孔压力、弹丸启动拉力等因素对内弹道性能的影响。研究表明:高压室喷口大小对高压室压力和弹丸初速影响较大,减小喷口半径在一定程度上可以降低火药的能量损失; 发射药弧厚对高低压室内弹道性能影响较大,随着弧厚的增加,高低压室压力降低,弹丸出炮口速度降低; 破孔压力对高低压室内弹道性能影响较小,但应满足高压室内发射药的点火压力要求; 弹丸启动拉力主要影响低压室内压力和弹丸初速,与高压室的压力基本无关。研究结果可为高低压室内弹道结构设计和装药设计提供参考。     

弧厚偏差对发射药燃烧残渣形成的影响

为研究弧厚尺寸偏差对发射药燃烧残渣形成的影响规律,采用螺旋测微仪量取球扁形发射药弧厚值,并经统计分析得到发射药的弧厚分布规律。利用混合装药形状函数的形式,将弧厚分布规律转化为装药形状函数,再结合经典内弹道模型,模拟研究发射药弧厚偏差与燃烧残渣之间的关系。结果表明:发射药弧厚存在偏差,弧厚值呈正态函数分布,弧厚较大的发射药难以在膛内燃尽将形成燃烧残渣。其中,研究采用的球扁形发射药弧厚偏差为0.10 mm,射击时将有0.2%的发射药不能燃尽形成燃烧残渣;弧厚偏差Δ0.02 mm或期望值μ≥0.29 mm时,射击时会有部分发射药不能燃尽而形成燃烧残渣,并且随着弧厚偏差的增大或期望值的提高,燃烧残渣量增加。     

改善单基发射药内弹道性能的途径研究

为了改善单基药的内弹道性能,从理论上分析了有效提高弹丸初速的途径,以6/7单基发射药为基础,采用浸渍-钝感两步法工艺,制备了不同钝感厚度的改性单基发射药,分析了改性单基发射药的能量水平、燃气生成规律、温度系数对内弹道性能的影响,并以30mm火炮为武器平台,进行了内弹道试验验证。结果表明:无论是理论分析还是内弹道试验验证,通过提高单基发射药能量、控制燃气生成规律以及降低温度系数等途径都能够有效地提高弹丸初速,与基础单基发射药相比,制得的改性单基发射药样品MSP-6/7-1、MSP-6/7-2在不增加膛内最高压力的基础上,能够使得弹丸炮口初速分别提高4.27%、5.41%。     

读者信箱

问:同一种枪发射同样的枪弹,为什么弹头不能全在同一弹道? 福建厦门陈睿燊 答:你问的是弹道一致性的问题.由于弹头形状及表面状态、弹头质量分布的均匀程度、弹头质心位置、发射药的性能和装药量等的差异以及不同的射手、武器夹持方式及环境变化等诸多因素的影响,即使用同一种型号的枪弹,也会呈现不同的弹道,要达到完全重合根本不可能.     

身管对某发射药初速或然误差影响分析

初速或然误差是发射药的重要弹道性能指标,它的大小影响发射药内弹道性能的稳定性和再现性。为了分析身管对某发射药初速或然误差的影响,依据已经获得的该发射药初速或然误差的大量试验数据,利用数理统计方法对不同身管试验所得的结果分别进行了正态性检验、异常性检验和一致性检验。检验结果表明:试验数据呈正态分布、样本值均无异常值、样本总体方差相等而均值差有显著差异。得出了不同身管对发射药初速或然误差有显著影响的结论。可见,身管质量的一致性是影响发射药初速或然误差的因素之一。     

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。     

炮口速度误差修正系数的理论推导与应用

为对炮口速度进行实时预测,提出了炮口速度误差修正系数理论推导方法.基于拉格朗日假定的内弹道模型,从炮口速度的解析解出发,通过理论推导,给出了影响炮口速度参量敏感系数的理论表达式和综合表达式.以某130 mm和100 mm火炮为例,计算了装药量、药温、弹丸质量和药室容积对炮口速度误差的修正系数,所得理论计算值与靶场试验值吻合较好.所提出的关于炮口速度的修正方法,包括模型选择、敏感参量的确定及其推导的公式,时炮口速度的实时预测具有理论意义和实用价值.     

改性单基发射药内弹道模型

为研究改性单基发射药装药的内弹道特性,基于经典内弹道理论,建立了能够表征改性单基发射药燃烧特征的双气源项内弹道模型,制备了样品并进行了30mm火炮的内弹道试验验证.计算结果与试验结果相符合.通过模型计算,深入讨论了浸渍剂含量及分布、浸渍深度等因素对内弹道性能的影响.当浸渍含量分布函数为右抛物线类型时比左抛物线类型最大膛压降低了3MPa,初速提高了10m/s,实现了在较低最大膛压下更高初速的期望;浸渍深度在计算中出现临界值,当浸渍深度大于外层厚度的0.6倍时,能够得到初速增加而最大膛压不增加的内弹道效果.     

基于快速互相关的跨声速弹丸测速方法研究

针对室内千米靶道内镜头式光幕测速系统无法对跨声速弹丸速度进行有效测量的问题,采用外弹道学理论与MATLAB仿真技术计算跨声速测速点弹丸飞行速度理论值,使用快速互相关算法处理镜头式光幕测速系统在测速点的弹丸过幕信号,得到该测速点的实测速度值集合,以理论速度值为参考,从速度值集合中选取接近理论值的速度并进行误差分析。采用5.8 mm步枪弹进行实弹验证,实验所得的接近理论速度值的实测速度与理论值之间的相对误差小于0.3%。该方法解决了由于弹丸激波作用测速光幕产生干扰信号带来的影响,为跨声速弹丸速度的准确测量提供一种新思路。     

水下步枪气体调节器的运动规律

针对自动步枪在水下射击时活塞运动产生冲击力的问题,对活塞运动规律进行研究.分别建立水下射击时弹丸活塞运动模型和水流对活塞冲击速度的计算模型,对活塞的运动条件进行分析,确定在子弹的推动下水流速度的大小.研究结果表明:对于5.8 mm水陆两栖步枪,当弹丸运动至导气位置的速度大于360.25 m/s时,活塞才会发生运动,该研究可用于水下射击条件下气动步枪自动机的动态分析.     

基于液态平衡体的无后坐炮内弹道研究

为了实现无后坐炮在有限空间内安全发射,设计了一种含液态平衡体的新型装药结构。基于该新型装药结构,开展了某口径无后坐炮内弹道性能试验,建立了相应的内弹道模型,计算结果与试验结果吻合较好。在此基础上,分析了液态平衡体初始质量、密度、火药弧厚、喷管喉部直径以及挤进压力等参数对内弹道性能的影响。结果表明:液态平衡体初始质量对最大膛压和炮口速度的影响显著,而其密度的影响较弱; 较厚的火药、较小的喷管喉部直径及较低的挤进压力有利于提高内弹道综合性能。研究结果可为基于液态平衡体的新型无后坐炮内弹道及装药结构设计提供理论指导。     

炮膛内底排装置燃烧特性计算分析

为了研究内弹道过程中底排装置的燃烧特性,基于两组不同底排药剂试样装填密度下的密闭爆发器燃烧试验数据,优化计算得到了高压工况下某底排药剂燃速模型为de/dt=8.51×10-8p0.579.建立了底排装置膛内燃烧模型与火炮-底部排气弹内弹道零维模型.针对某155 mm底排装置,在理想发射环境下,计算分析表明:膛内底排装置...     

结构特征参量连续变化增程弹道模型

为了分析底排-火箭复合增程弹在飞行过程中结构特征参量变化对外弹道性能的影响,在结构特征参量不变化和非连续变化的弹道计算模型基础上,根据复合增程装置的工作特点,结合底排药剂和火箭药剂的质量损耗形式,建立了结构特征参量连续变化的弹道计算模型.以某型弹为例,通过对3种弹道模型的理论计算结果对比,分析了结构特征参量变化对弹丸速度、射程以及飞行稳定性的影响.结构特征参量连续变化与不变化的弹道计算模型相比,陀螺稳定因子大8%左右,动态稳定综合因子在增程装置工作结束时刻大16.83%,结构特征参量连续变化的计算结果更加符合实际情况.     

基于发射装药技术提高穿甲弹初速研究

针对目前现役坦克炮配备的穿甲弹难以击穿未来主战坦克装甲的现实,从大口径火炮发射装药角度,研究分析了采用高能发射药、提高装填密度、设计合理的发射药几何形状、采用温度补偿技术、探索随行装药技术、研究相适应的点传火方式等提高穿甲弹初速的有效途径。     

再生式液体发射药火炮结构和装填诸元变化对弹道性能影响的分析

本文应用再生式液体发射药火炮的经典内弹道数学模型,讨论面积比A_c/A_R、活塞质量M_p、喷射孔总面积A_D、喷射孔长度L_D及弹丸行程长I_g等结构诸元和装药质量M_D、装药性质及弹丸质量m_s等装填条件的变化对内弹道性能的影响。所得出的影响规律对火炮的再生喷注装置设计和装药设计有其指导意义。     

多孔硝基胍发射药压伸数值仿真及验证

为研究硝基胍发射药配方和压伸工艺对挤出成型尺寸的影响问题,建立了不同配方硝基胍发射药压伸过程数学模型及边界条件,用有限元方法仿真计算,得到了不同配方条件下流动过程的剪切速率场、压力场以及速度场分布情况。结果表明,发射药实际外径尺寸(8.03 mm)与仿真尺寸(8.38 mm)基本一致,误差为4.36%,外弧厚误差为7.89%,内弧厚为3.10%,孔径误差为9.26%,中心孔径误差为5.36%,误差均小于10%。