某型狙击榴弹发射器的膛口制退器优化设计

为进一步减小某型狙击榴弹发射器的后坐力,对其膛口制退器开展优化设计。针对膛口制退器的腔室结构参数确定各改进方案并计算了制退效率;根据武器气体动力学理论计算了不同边道孔角度制退器的制退力,将制退力数据添加到虚拟样机仿真模型中并进行了仿真分析,根据武器各部件的运动曲线确定了腔室角度为120°的设计方案为优选方案;对优选方案进行了实弹射击实验,制退效率实验结果与理论计算误差均小于5%,误差在允许范围内;该膛口制退器腔室角度增大到120°可使制退效率从14.7%提高到27.0%,后坐力峰值降低13.6%,后坐冲量减小6.3%.结果表明:膛口制退器腔室角度增大到120°可有效提高制退效率,有效减小后坐力。     

速射火炮定向反射膨胀减后坐力机理研究

传统速射火炮在高射速连发射击时,膛口装置后喷的气体对炮位附近装置和人员影响较大,为此提出定向反射膨胀减小后坐力机理。通过身管上多个前倾斜孔将火药气体引入封闭定向反射膨胀腔室中,利用火药气体在定向反射膨胀腔室前部形成的高压区及其对装置反射面的冲击作用,达到减小火炮后坐力的目的。运用计算流体力学理论分析了该机理,通过分析计算得到装置的减后坐力最大效率为48.3%,与现有速射火炮膛口装置制退器的效率相当且无向斜后方喷射的气体。开展了相应的实验研究,验证了理论分析的正确性。该机理具有广泛适用性,可为速射火炮降低后坐力提供新的思路。     

一种降超压值的高效率身管装置流场分析

炮口制退器是火炮上重要的减后坐力装置,可以有效降低后坐力和后坐位移。但随着炮口制退器制退效率的提高,炮口超压值带来的危害显著增大。针对某型高效率炮口制退器带来的炮口超压值过高的问题,提出一种基于封闭反射膨胀原理的身管装置。采用N-S方程和k-e两方程模型,建立含弹丸的三维数值模型,应用动网格技术和用户自定义函数(UDF)模拟弹丸在发射过程中的运动。通过实验和仿真结果发现,安装炮口装置和身管装置的方案与只安装炮口装置的方案相比,在制退效率仅下降了3%的情况下能够实现监测点的超压峰值下降约60 MPa,为火炮减后坐力方法提供了新思路。     

膛口制退器与缓冲器匹配对后坐力的影响

安装高效的膛口制退器是降低小口径自动炮后坐力的有效手段,以某小口径自动炮为研究对象,设计了4种膛口制退器,并重新设计了缓冲器,建立了小口径自动炮低后坐发射刚柔耦合动力学模型并进行了仿真,合理匹配了制退器与缓冲器二者的参数,使该武器的后坐力得到了明显的降低。如果制退器与缓冲器二者的参数匹配不好,则制退效率高的制退器的后坐力甚至可能会大于制退效率低的制退器的后坐力。研究结果表明,只有将高效的膛口制退器与缓冲器的参数合理匹配,才能使小口径自动炮的后坐力得到显著降低。     

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%.     

基于CFD的转管机枪助旋制退器流场超压仿真及对弹丸初速影响分析

为了研究转管机枪助旋制退装置流场超压特性及对弹丸速度的影响,运用经典内弹道方程求解流场边界条件,采用计算流体力学中的非粘性、非定常可压缩气体流动方程和动网格技术,对有、无膛口旋转制退装置的膛口流场进行了数值仿真,对弹丸的增速规律进行了计算。对2种情况的仿真结果进行了分析对比,结果表明:有助旋制退装置时膛口流场最大超压值增加约2倍,弹丸速度增加3.61 m/s。     

带膛口助旋制退器的转管机枪动力学建模与仿真

基于气体动力学理论,建立了转管机枪膛口助旋制退器的气体动力学数值模型,以此计算了助旋制退器的助旋力和制退力。通过改变助旋制退器沿枪管轴线的纵向尺寸,分析了助旋力和制退力随管道腔长度的变化规律。结合内能源转管机枪发射动力学模型,分别对未安装和安装有不同长度的膛口助旋制退装置的转管机枪系统进行了动力学仿真。仿真结果表明,在一定范围内增大助旋器管道腔沿枪管轴线长度可以有效地增加助旋力和制退力。安装膛口助旋制退器,能够实现对内能源转管机枪射频的有效提升。     

M1911 A1手枪60种

(19)进攻型膛口制退防跳式M1911 Al手枪(见表19) 特点:具有一个高效的单孔膛口制退防跳器,能有效地抑制手枪的后坐力。 (20)轻小型膛口制退防跳式N191l A1手枪(见表20)     

封闭反射膨胀装置流场仿真分析

常规炮口制退器作用时常会产生不利于炮手的冲击波,封闭反射膨胀装置是利用膛内高压气体减小火炮后坐力并尽量减小冲击波的创新性装置。通过建立装置的三维工质模型,对模型进行了结构网格划分,然后利用CFD动网格层铺法,结合用户自定义函数(UDF)模拟弹丸的运动来实现装置的流场仿真分析,通过仿真得到了封闭反射膨胀装置的制退效率和对弹丸初速的影响等,并研究了装置中斜孔角度、孔径和斜孔位置的改变对装置的影响趋势,为该装置的继续研究打下了基础。     

12.7 mm 转管机枪枪口助旋制退器流场数值仿真分析

转管机枪枪口助旋制退装置,是有效提高转管机枪射速(或减小驱动电机功率)和降低武器后坐力的技术途径。提出了一种新型助旋制退器,建立了助旋制退器的三维模型,对结构进行了分析。建立了助旋制退器流场计算模型与控制方程组,使用Matlab软件对内弹道以及后效期进行计算,利用icem-cfd软件进行网格的划分,用Fluent软件完成流场的仿真,并对助旋力矩进行了计算。结果表明,该枪口助旋制退装置可以为武器提供旋转力矩和制退力。     

以火药为能源的炮口式火炮动态后坐技术研究

在分析国内外以火药为能源的火炮动态后坐技术现状的基础上,设计了置于火炮炮口处的火炮动态后坐发生装置。以某型地面火炮为例,建立了该方法的内弹道计算模型,并进行了内弹道方程组的诸元解算,并以某型地面火炮炮身为研究对象,基于有限元仿真软件ABAQUS对火炮动态后坐过程中的火炮身管进行了有限元仿真,同时也进行了多次以火药为能源的火炮动态后坐试验。仿真和试验结果均证明,结构设计合理、可靠,满足火炮动态后坐性能检测要求。     

基于AMESim大口径步枪缓冲器设计与仿真

一般多数大口径步枪采用膛口装置和弹簧缓冲器抵制全枪后坐,但后坐行程较大,不利于武器系统的轻量化设计。而液压缓冲器制动效果平稳,结构轻便,加装液压缓冲器,能够有效地减小膛底合力峰值时冲击力。借鉴固定流液孔式缓冲器、液压元件节流阀工作原理以及细长小孔流液特征,设计自适应调节后坐与复进的弹簧—液压缓冲器,在AMESim软件中设置原12．7 mm口径步枪相关参数,进行系统计算。结果表明：自适应液压缓冲器能够在较短后坐距离上制动枪管后坐,有效减小后坐活动部件的后坐力和冲击效应,为大口径步枪减后坐研究提供了一定的参考。     

膨胀波枪炮发射性性能若干影响因素的研究

膨胀波枪炮利用延时打开膛尾的方法实现了在不降低弹丸初速的前提下大幅度减小枪炮后坐的目的。提出了膨胀波枪炮发射过程的四阶段物理模型,采用准一维准两相流理论建立了膨胀波枪炮发射过程的动力学模型,以14.5 mm膨胀波弹道枪为例,计算并分析了膛尾打开时间、装药量、药室容积、身管长度、弹丸质量以及尾喷管长度、张角等参数对膨胀波枪炮的减后坐效率、弹丸初速等发射性能的影响规律,并提出了一种崭新的利用调节开尾时间来控制膨胀波枪炮初速和射速的技术方案。     

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。     

基于CFD 技术的火药气体作用系数计算

火炮反后坐装置设计需要确定火药气体作用系数。为准确计算火药气体作用系数,提出一种基于CFD技术的火药气体作用系数的数值计算方法。选用某火炮不带炮口装置为算例,在Fluent前处理软件Gambit中建立流场计算模型,监测身管受力,得到后效期内炮膛合力的冲量,求得火药气体作用系数。将仿真计算值与经验公式、理论公式和实验值进行对比分析,并对该方法的正确性进行验证。对比分析结果表明,基于CFD技术的火药气体系数计算值准确可信。     

大威力低后坐狙击步枪系统发射动力特性

为解决大威力狙击步枪减后坐及轻量化问题,提出了一种大口径狙击步枪减后坐方案,建立了该大口径狙击步枪减后坐方案虚拟样机仿真模型,通过仿真计算揭示了枪管和自动机质心的位移、速度随时间变化规律及发射过程中发射系统内部主要载荷变化规律;分析了缓冲簧刚度、预压力及膛口制退器制退效率对大口径狙击步枪最大后坐力和自动机运动周期T的影响.研究结果为该类大口径狙击步枪性能预测和性能优化奠定了技术基础.     

基于CFD的炮口制退器效率计算

基于CFD计算了火炮身管自由后坐速度,给出了一种直接计算炮口制退器效率的方法.该方法以带炮口制退嚣三维非定常流场的数值模拟为基础,计算出身管在火药气体作用下的最大自由后坐速度,得到了炮口制退器的效率.为验证本方法,以某炮口制退器为例进行计算,计算得到的炮口制退器效率与实验测得的结果较为吻合.该方法可以详细研究炮口制退器对火药气体分流过程的影响,较准确地得到炮口制退器的效率,为炮口制退器的设计提供有价值的参考.