等离子体点火条件下火药燃速的实验研究

利用改进的密闭爆发器对等离子体增强火药燃速的特性进行了实验研究.基于几何燃烧定律的假设,提出了等离子体作用下火药燃速的计算模型.针对等离子体是由外部电能以设定的波形和能量加在等离子体发生器上而产生的,模型重点考虑了脉冲放电波形和能量的影响.对单基药进行的密闭爆发器实验表明,火药燃速在等离子体注入期间显著增强,在放电功率达80 MW时燃速可增加2～3倍.该文提出的燃速实验方法对寻找与等离子体作用匹配的火药从而发挥电热化学发射技术的潜在优势具有重要意义.     

侵蚀燃烧在发射装药内弹道中的应用研究

侵蚀燃烧是具有内孔燃烧火药的一种普遍现象,应用侵蚀燃烧可改变火药燃烧的规律。由于火炮发射装药装填密度的变化,不同装填密度发射药所受的内孔与外部压力也不同,这种压力差使发射药内孔在火炮膛内燃烧时发生侵蚀燃烧。利用发射药内孔燃气流动的流速、传热和冲刷对燃速的影响,研究了火炮发射装药的侵蚀燃烧对发射药燃速的影响,建立了发射装药侵蚀燃烧数学模型,分析了发射药装填密度、内孔的孔径、药粒长度等变化所引起的侵蚀燃烧变化及对发射装药内弹道性能的影响。提出了在变装药中,利用侵蚀燃烧提高小装药量、小射程用发射装药膛压的方法。     

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。     

片状火药在随行装药技术中的应用

研究了片状随行装药火药与不同粒状主装药匹配时的弹道效果，并进而研究了片状火药装药的压力、速度温度系数、结果显示：状火药是一种燃烧性能和弹道性能都比较稳定的火药，它的合理使用能在量大膛压基本不变的情况下，使弹丸初速获得在幅的的提高。     

某复杂发射环境用延期点火装置设计研究

为满足高膛压、高过载等复杂发射条件下的延期点火,对某延期点火装置内部结构、传火通道、转换通道进行了设计,并对点火药进行了筛选。研究结果表明,所设计的延期装置满足平原和高原两种发射环境,且在高膛压、高过载条件下具有较高的延期精度。     

等离子体点火对高能硝胺发射药点火性能影响研究

采用等离子体点火的方法研究了高能硝胺发射药在不同等离子体射流条件作用下的点火特性,与常规点火方式的点火特性进行了比较,分析了不同点火方式下高能硝胺发射药的静、动态点火效果,并探讨了调节等离子体点火能量对发射药点火性能影响。试验结果表明：与常规点火方式相比,等离子体点火延迟时间明显缩短;增加等离子体点火能量会使发射药点火时间短、燃烧速度快;密闭爆发器中,随着发射药装填密度增大,点火和燃烧时间均变短;受等离子体射流点火的影响,等离子体点火膛压曲线上升前期坡度比常规点火膛压曲线陡,对发射药点火燃烧影响更显著。     

电热化学发射技术在大口径火炮上的应用前景

电能增强技术和等离子体点火技术是电热化学发射技术的两个重要研究方向.在目前技术水平条件下,利用电能增强技术来较大幅度提高大口径火炮炮口初速的方法是不可行的;利用等离子体点火技术增强火药燃烧性能可提高某大口径火炮2.6%的炮口初速,但该方式在电能的加载、时序放电的控制和火药气体的状态平衡方面存在很大的技术困难.等离子体点火技术较常规火炮的技术优势主要体现在提高火炮的弹道一致性及射击精度、弹道性能补偿和引燃更高密度发射药等方面,并预测了在将来高能高密度装药方面等离子体点火技术对提高炮口初速所具有的潜在优势.     

用物理方法对随行装药技术的研究

研究了在不改变随行火药的化学结构，利用现有火药，改变其装填及携带方式的纯物理方法提高初速的可行性，并进行了机械携带管状及片状火药的随行装药射击试验，在最大膛压几乎不变的条件下，使得弹丸的初速获得较大幅度的提高。研究结果为我国的随行装药的技术的研究工作提供了一种新的思路。     

火药燃烧生成等离子体规律数值仿真研究

为了研究火药燃烧生成等离子体规律,分析了火药燃烧时的物理化学过程,建立了火药燃烧时生成等离子密度规律数学模型,并对火药燃烧时等离子体生成规律进行数值模拟仿真。将数值模拟的结果与试验结果进行对比,确定模型的正确性与可行性。利用所建立的数学模型,分析不同的装药结构参数对等离子体的影响,得到了等离子体密度变化的规律,为下一步提高等离子体生成浓度奠定基础。     

硝胺发射药高压中止燃烧实验研究

用改进的小型弹道模拟装置，对几种硝胺发射药做了中止燃烧实验，中止压力达３００ＭＰａ，并对中止燃烧样品做了ＳＥＭ电镜观察。结果表明，该实验方法与常规的中止燃烧实验方法相比，具有火药中止燃烧前的环境并与膛内较接近，可在较高压力下得到中止燃烧样品等特点。还讨论了某硝胺发射药在不同压力下，其内部组织结构和燃烧表面状况的观察结果。     

液体工质电热化学炮膛内流动特征研究

应用两维多相流模型对液体工质电热化学炮内弹道过程进行了数值模拟,并利用颗粒轨道模型刻画液体颗粒在膛内的分布和运动情况,进一步详细给出了等离子体和液体工质相互作用的若干细节．计算的膛内压力曲线与实验一致．运用壁面函数法分析了较大界面波振幅对液体工质电热化学炮内弹道过程的影响．计算结果显示：气液界面处波动振幅的增大会导致膛内出现较复杂的流场情况,压力和温度状况也会趋于复杂．这预示了膛内液体工质燃烧的不均匀性,并揭示出由Kelvin-Helmholtz不稳定性产生的两相界面的大幅波动是引起液体工质不稳定燃烧的主要因素．     

液体工质电热化学炮的两维多相流模型研究

液体工质电热化学炮内弹道过程的本质是高速等离子体射流与推进剂工质的相互作用并推动弹丸运动的过程，基于对该过程物理机理的现有理解，本文提出了用于描述液体工质电热化学两多相流模型，主要包括；描述等离子体与液体工质气态产物运动的两湍流模型和描述由等离子体射流卷吸引起的液体工质颗粒运动的颗粒轨道模型，根据上述模型进行了数值计算。     

电热加速器集总参数模型弹道效应分析

电热轻气炮是实现弹丸超高速发射的一种有效途径，在其放电过程中，电能密度，充气压力，药室容积以及工质种类等参数是影响系统弹道性能的重要因素，本文在给出电热轻气炮数学模型基础上，利用所建内模弹道与放电回路的耦合编码详细分析了主要系统参数地弹道性能，能量利用率的影响，以１２．７ｍｍ口径氦工质电热轻气炮为例，在弹丸质量为８ｇ时，对系统参数进行了优化设计。     

不同温度下无后坐炮内弹道过程多维随机变量数值模拟

为了精确设计身管强度、弹体强度和精细分析引信解除保险性能,在不同温度的情况下,在考虑药厚、火药力、药量、药室容积和弹丸质量随机性的基础上,应用蒙特卡洛方法和无后坐炮经典内弹道学模型,随机模拟了不同随机因素对内弹道性能的影响,得到了不同随机影响因素下的某无后坐炮内弹道膛压曲线轮廓,高温、低温、常温条件下最大膛压附近的膛压跳动最大值分别为14.088 8 MPa,5.660 3 MPa,7.749 8 MPa。该解算结果能较好地反映出膛内射击过程的变化规律,可用于精确设计身管强度、弹体强度和精确分析引信解除保险性能。     

脉冲等离子射流在液体介质中扩展特性的测量与分析

为了深入了解液体工质电热化学炮的燃烧推进机理,设计了模拟实验装置。采用高速录像系统,观察了脉冲等离子射流喷入液体介质中的扩展过程。测量了脉冲等离子射流在液体介质中形成Taylor空腔的轴向位移和体积变化。得到了Taylor空腔体积随时间变化的定量扩展规律。讨论了贮液室边界形状、放电电压和喷嘴直径对等离子射流扩展的影响。结果表明,两相交界处由于湍流掺混形成皱褶不光滑的交界面。Taylor空腔扩展过程中出现了明显的振荡现象。渐扩结构因子由0.6减小到0.4,轴向位移第一峰值和体积第一峰值分别增大16.6%和12.4%。放电电压由3000 V减小到2100 V,轴向位移第一峰值和体积第一峰值分别减小36.1%和60.7%。喷嘴直径由2 mm减小到1.5 mm,轴向位移第一峰值和体积第一峰值分别减小27.2%和56.7%。     

30mm等离子体增强固体发射药火炮内弹道物理模型及其计算

提出脉冲形成网络（ＰＦＮ）控制电能释放条件下的固体发射药电热化学炮内弹道模型，采和１ＭＪ贮能电源，对３０ｍｍ电热化学炮（ＥＴＣＧ）进行了弹道计算，计算中改变的参量有电能输入量、电能与化学能的匹配关系、药室容积、身管长、装工缇及弹丸质量等。最后给出了不同参量组合所能达到的最大火炮效能，从而为该武器设计提供了理论依据。     

喷射压力对等离子体射流在液体中扩展的影响

在液体推进剂电热化学炮的内弹道过程中,等离子体射流的喷射压力对等离子体与液体之间的相互作用影响较大。为了研究喷射压力带来的影响,设计了等离子体射流在圆柱形充液室中扩展的观察试验,建立了等离子体射流在液体介质中扩展的二维轴对称非稳态数学物理模型,并进行了数值计算,计算结果和试验结果吻合较好。分析了喷射压力对等离子体射流扩展特性和流场分布特性的影响,结果表明：等离子体射流在液体介质中扩展,喷嘴附近出现了颈缩现象以及高低压相间分布结构,射流头部出现了局部高压区,侧面出现了局部低压区,等离子体射流的形状由椭圆形逐渐变为纺锤形,射流内部的主漩涡逐渐变大并向下游移动。喷射压力越大,Taylor空腔轴向扩展能力越强,轴向长度与破膜压力和时间呈指数关系;同时头部高压区移动越快,侧面低压区出现越晚,射流内部的主漩涡越大,温度波动越剧烈。增大喷射压力能够加强等离子体射流的扩展能力,但是不利于等离子体射流扩展的稳定性。     

四级渐扩型BLPG内弹道特性实验研究及数值模拟

以整装式液体发射药火炮(BLPG)为研究背景,设计了一种小口径四级渐扩型整装式液体发射药燃烧推进模拟装置,实验测得该装置药室内部的p-t曲线。在经典的液体炮内弹道数理模型基础上,构建了一种全新的四级渐扩型整装式液体发射药火炮三阶段内弹道模型,并得到了数值模拟结果。结果表明:药室内燃烧压力与时间的模拟值与实测值吻合较好,计算模型合理,可用于指导渐扩型整装式液体发射药火炮的内弹道设计。采用渐扩型的药室结构可以促进燃烧稳定性。     

颗粒模压发射药的燃烧性能

以粒状高能硝胺发射药RGD7A-6/7药为基药,采用密闭爆发器和30 mm模拟弹道炮试验,研究了颗粒模压发射药模块的密度和基药的表面处理方法对其燃烧性能的影响。分析了不同模块的密度、不同表面处理基药的颗粒模压发射药的燃烧p-t曲线、L-B曲线特征,得到了模块的密度和基药的表面处理方法对颗粒模压发射药的燃烧性能的影响规律。研究结果表明:在一定密度范围内(1.0~1.5 g.cm-3),模压药越密实,燃烧渐增性越好;经过表面钝感、包覆后的基药压制成型的模压发射药MD7燃烧渐增性最好。内弹道试验结果表明,MD7在膛压低于空白药29.7 MPa的情况下,弹丸初速提高了6.6%,炮口动能提高了13.8%。