考虑惯性效应的移动弹丸作用下身管振动特性

为研究火炮发射过程中弹丸激励下的身管振动特性,建立了弹丸膛内运动冲击作用下考虑其惯性效应的身管横向振动方程,采用小参数解法,给出了方程级数形式的解析解.针对弹丸有、无质偏2种工况,对不同运动参数下身管的振动特性进行了数值仿真.讨论了不同运动参数对炮口处的振动影响规律,并给出了定量分析结果,探究了弹丸连发激励下的炮口振动...     

远程火炮弹丸起始扰动的动力学特性

为研究远程火炮射击时弹丸起始扰动的形成机理,基于凯恩动力学方法建立火炮动坐标系下弹丸动力学模型.基于该模型提出火炮运动环境下的弹丸运动描述方法,给出弹与炮相互作用力和力矩的表达式.结合工程实际,对弹丸在发射过程中运动规律进行理论研究.通过仿真验证弹与炮间隙、弹丸质量偏心、膛内火药气体泄漏以及身管弯曲、身管弹性振动和炮架...     

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。     

大口径火炮膛线结构对滑动弹带弹丸膛内运动影响的数值分析

以大口径身管火炮发射减旋滑动弹带制导弹药时弹丸-身管耦合系统为研究对象,基于弹塑性有限元理论,建立某大口径火炮线膛身管与制导炮弹耦合动力学有限元模型。数值计算了渐速膛线、等齐膛线、混合膛线（渐速膛线+等齐膛线）3种不同膛线形式和深、浅两种膛线深度条件下,制导炮弹在挤进阶段和膛内运动过程中的弹炮应力、挤进阻力以及弹炮动力学响应,获得了大口径火炮膛线结构对滑动弹带制导弹丸膛内运动的影响关系,为弹炮一体化设计提供了理论参考。     

基于烧蚀磨损理论的某新型高炮内弹道性能预测

以某新型高炮为研究对象,基于火炮烧蚀磨损理论展开内弹道性能预测研究。对现有计算方法进行局部改进,分析火药气体作用下的弹丸膛内运动过程与弹丸受力。建立了身管烧蚀磨损后的内弹道仿真模型。对计算结果进行拟合,分别得到了径向磨损量与炮口相对初速下降量、最大膛压下降量之间的函数关系。     

身管内膛与弹丸前定心部接触碰撞响应分析

为了研究膛内运动过程中身管内膛与弹丸前定心部间的接触碰撞响应特性,以某口径火炮为原型,建立了身管内膛与弹丸前定心部接触碰撞有限元弹塑性动力学模型,模拟实际接触碰撞过程; 为确保所获有限元模拟结果具有较高精度,分别从模型收敛性和罚因子设置两方面,对所建立的身管内膛与弹丸前定心部接触碰撞模型进行验证; 基于已验证的有限元模型,对比分析不同初始接触碰撞速度及不同内膛磨损程度下相关接触碰撞物理量变化规律。结果表明:①接触碰撞过程能量损失与初始接触碰撞速度密切相关,初始接触碰撞速度越大,接触碰撞过程中的能量损失也越多; ②接触碰撞最大时刻,与弹丸前定心部发生接触碰撞的身管膛线条数接近身管总膛线条数的一半。     

火炮卡膛一致性问题研究

为了分析火炮输弹过程对弹丸卡膛一致性的影响,研究了整个输弹过程.通过考虑输弹过程中的输弹力、卡膛速度、弹丸入膛过程中与身管内壁的接触碰撞等方面因素,建立了卡膛过程的动力学模型,对输弹力、弹丸与身管的间隙及接触碰撞对卡膛一致性的影响进行了分析和定量研究.分析结果表明,采用恒力输弹方式、弹丸与身管间的间隙及其接触碰撞的存在必然降低高低射界内不同射角弹丸的卡膛一致性,而采用变力输弹方式和降低输弹机安装位置等措施可以有效改善弹丸的卡膛一致性.     

膛内时期弹丸与身管碰撞过程分析

弹丸与身管碰撞是影响弹丸膛内动力响应的主要因素之一。基于建立的弹丸身管耦合非线性动力学模型,分析了膛内运动时期弹丸前定心部与身管的碰撞过程,包括碰撞力大小和碰撞状态,并分别研究了身管有无弯曲、弹丸质量偏心等因素对碰撞过程的影响。结果表明:将弹丸简化为刚体来研究弹炮耦合过程存在局限性;身管弯曲和弹丸质量偏心均使碰撞力增大,其中身管弯曲相对于无弯曲使碰撞-弹回运动次数增加,弹丸质量偏心使贴膛运动时间延长。分析结果加深了对弹丸身管碰撞物理过程的认识,可为进一步深入研究弹丸膛内运动提供理论指导。     

烧蚀磨损对某大口径自行加榴炮动态响应的影响

为提高大口径自行加榴炮身管寿命和射击精度等总体关键性能指标,以反后坐装置全对称布置且混合膛线的某大口径自行加榴炮为例,研究了火炮身管烧蚀磨损对火炮动态响应的影响.在对内膛测径数据分析的基础上提出了烧蚀身管建模方法.建立了不同烧蚀状态身管有限元模型,在此基础上进行了数值仿真,得到了膛内时期火炮的动态响应,以及膛内时期弹丸...     

基于虚拟体的身管多体动力学模型研究

为了建立相对准确高效且充分考虑弹丸接触力等外加载荷影响的柔性身管模型,通过将虚拟体引入身管系统,提出了一种柔性身管的建模方法,推导了虚拟体在系统中的约束方程和身管的多体动力学方程.以某型履带式自行火炮为例,引入身管的多体模型,获得了在相同射击条件下试验测试数据与仿真计算结果的对比曲线.分析表明,应用该方法构建的柔性身管模型能够描述弹丸接触力等外加载荷的作用,并可以较精确地计算火炮的炮口扰动和身管的弹性振动.     

坦克炮总体结构参数分析

影响坦克炮射击精度的主要因素之一是火炮振动,起关切作用的振动分量是在弹丸出炮口瞬间炮口振动角位移和横向线速度,为提高坦克炮射击精度,本推崇“对称布置”和“初期自由后坐”的总体设计思想,使火炮射击时炮身和摇架所受的力矩尽量减沣,同时使炮塔和车体在弹丸出炮口前的受力也尽量减小,从而减小了炮身的振动,也减小了炮塔和车体的夺动,这对提高坦克炮射击精度将是十分有利的,本运用动力学分析计算方法,阐明有关总体结构参数对坦克炮射击精度的影响。     

高速机动条件下坦克行进间火炮非线性振动动力学研究

为研究高速机动条件下坦克行进间非线性振动情况,基于动态协同仿真方法,建立了坦克行进间机械、电气与液压联合仿真模型。分别在机电一体化仿真软件Amesim中建立液压子系统模型,在仿真软件MATLAB/Simulink中建立控制子系统模型,在多体系统动力学软件RecurDyn中建立考虑身管柔性等多个非线性因素的坦克机械系统模型。运用谐波叠加法分别编写了考虑左右履带不平度相干性的D级、F级三维路面不平度计算程序。动力学计算结果表明：身管柔性会造成炮口振动的振幅大于摇架处;当路面不平度较小且行驶速度较低时,炮口相对于摇架整体向下弯曲;随着路面不平度的增大和行驶速度的提高,车体及摇架稳定性急剧恶化,稳定器无法保证稳定精度,此时,身管柔性造成的炮口与摇架处高低角位移差异显著减小;身管柔性因素对于射击精度的影响难以通过简单的静态修正得以解决,还需综合考虑坦克的行驶工况。     

某坦克行进间射击炮口振动优化与分析

炮口振动是影响坦克行进间射击精度的关键因素,为了减小弹丸出炮口时的炮口振动,基于多体动力学的刚柔耦合及接触碰撞算法,建立了考虑多个结构非线性因素的坦克行进间刚柔耦合多体系统动力学模型。结合优化设计理论和方法,建立了坦克行进间射击炮口振动优化模型。通过径向基函数法与增广拉格朗日乘子法的结合,对坦克行进间射击炮口振动进行多目标优化设计。优化结果表明,弹丸出炮口时的炮口振动明显降低,优化方法是可行的,对于提高坦克行进间射击精度有一定的参考价值。通过改变车速以及路面等级对优化结果进行假设分析,说明了行进间射击优化的必要性。     

基于位移传感器阵列的卡膛几何参数测量方法

大口径火炮弹丸装填不到位及卡膛姿态的一致性分别会对火炮内膛磨损及射击精度产生较大影响。针对某型火炮弹丸卡膛状态参数测量现状,提出一种适用于射击现场的基于位移传感器阵列的卡膛几何参数测量方法。介绍了卡膛几何参数测量原理及组成,分别建立了药室轴线测量模型、弹丸轴线测量模型及弹丸尾端面等测量模型,并对各测量模块的性能进行了分析与验证;在此基础上,利用该测量装置对射击现场弹丸卡膛状态下的几何参数进行实际测量,通过分析实验结果验证了该测试系统测量的稳定性与准确性。     

某型火炮弹丸质量偏心对弹丸起始扰动的影响分析

针对大口径火炮定型试验中出现密集度超差的问题,分析了影响弹丸起始扰动的重要参数,重点研究了弹丸质量偏心对火炮射击精度的影响.建立了基于接触理论的弹丸与身管耦合动力学仿真模型,并对弹丸质量偏心位移、速度和角速度引起的扰动进行了数值仿真.结果表明:弹丸质量偏心偏离炮膛轴线是造成炮口扰动的重要因素,建议在大口径火炮定型试验中严格控制弹丸质量偏心.     

身管烧蚀磨损条件下弹体发射强度数值模拟

为研究身管烧蚀磨损对弹体发射强度的影响规律,建立了烧蚀磨损身管与弹丸的弹炮耦合有限元模型和内弹道数学模型。采用内弹道方程与弹炮耦合有限元模型双向求解算法对内弹道方程进行求解,试验与算例的对比结果验证了模型的正确性。以弹丸挤进时刻、最大膛压时刻、弹体与身管碰撞时刻的临界状态应力为表征量,分析了弹体发射强度随身管烧蚀磨损量的变化规律。结果表明,严重磨损工况相对于正常身管工况,前2个临界状态应力值分别降低了19.4%、12.5%,第3个临界状态应力增大了149.2%。由此可知,随着烧蚀磨损量增大,弹丸挤进时刻、最大膛压时刻的临界状态应力对发射强度影响度在降低,而弹丸与身管碰撞临界状态应力成为影响弹体结构发射强度的主要因素。     

以非满管代替满管进行转管炮身管寿命试验研究

为减少转管炮身管寿命试验的用弹量,研究用非满管代替满管进行转管炮身管寿命试验的技术。建立炮口振动位移计算方程,利用高阶傅里叶级数拟合炮膛合力,获得炮膛合力的频域函数;利用模态实验获得了转管炮的模态参数,构建转管炮起落部分的频响函数;利用频响函数计算了转管炮在满管射击、非满管射击方式下的炮口振动位移。以满管射击、非满管射击方式下炮口振动位移的一致性为原则,确定身管寿命试验方案。通过试验验证了满管射击、满非管射击方式下的身管寿命试验结果具有一致性,从而获得用弹量较少的身管寿命试验方法,节省了试验的弹药消耗。     

大口径线膛炮炮口振动位移测量方法

针对大口径线膛炮发射瞬间身管会发生扭转给炮口振动位移测量带来影响,提出了一种利用高速摄像技术测试大口径线膛炮炮口振动位移的方法。根据大口径火炮炮口振动特性,选择将平面镜架设于火炮前方,利用高速摄像机拍摄平面镜反射的带有标记的炮口运动图像,通过基于亚像素的数字图像处理技术实现炮口振动位移的高精度测量,该方法可将炮口振动位移从身管扭转位移中分离出,消除线膛炮身管扭转对测试结果造成的影响,提高炮口振动位移的测试精度。通过实弹射击,得到了平角射击条件下某155 mm火炮炮口的振动位移量,验证了该方法的有效性,为后续大口径线膛炮炮口振动位移测量提供了依据。