新型大口径火炮全装药膛内压力波问题研究

为研究新型大口径火炮全装药膛内压力波存在的问题,通过理论分析、内弹道试验以及对装药结构优化设计等研究工作,摸清了膛内压力波过大产生的原因。在不改变原火炮药室结构的情况下,通过改进装药结构设计,改善了装药床的通气性,减小弹后自由空间,最大负压差由初期的80MPa左右降到20MPa以下,较好地解决了新型火炮装药膛内压力波过大、弹道性能不稳定的问题。     

低温破碎及装药结构对内弹道性能影响的数值分析

以大口径火炮密实装药发射安全性为背景,对火药颗粒低温破碎及装药结构对内弹道特性的影响进行了数学建模和仿真分析。针对中心点传火管结构的大口径火炮密实装药,建立传火管及装药床的双一维两相流数学模型,结合膛内火药颗粒应力及破碎度函数,采用数值差分方法对内弹道过程进行数值仿真,研究火药温度及混合装药方案对火药颗粒破碎度及火炮内弹道性能的影响。结果表明,在低温条件下,单一装药结构火药颗粒将发生破碎,且破碎度随温度降低而增大,在-20℃和-40℃条件下,最大破碎度分别达到1.896和2.487,膛内压力分别为690.32MPa和803.64MPa,增幅达到16.4%;在总装药质量6.25kg不变的条件下,小颗粒药装药质量从0增至0.4kg,最大破碎度从2.487减至1.803,膛内压力从803.64MPa减至740.81MPa,由此可见混合装药结构可以有效避免火药颗粒的破碎。     

随行装药内弹道一维气动力模型及数值模拟

基于固体随行装药内弹道设计的需要,建立了包容式固体随行装药内弹道一维气动力模型.考虑了弹丸的变质量问题,针对30 mm火炮结构参数采用MacCormack格式进行了数值求解,得到随行装药不同时刻弹后空间压力分布曲线,并与常规装药弹后空间压力分布进行了对比分析.结果表明,在装药、弹重、最大膛压不变的条件下,随行装药弹底压力较高,初速较高,提高了内弹道的推进效率.     

通过阻燃与组合装药方法优化开裂棒状药的弹道性能

通过分析及理论计算表明,阻燃与组合装药方法是优化按序开裂棒状药(PSS)弹道性能的有效途径,它至少可从两个方面改善PSS装药的弹道性能: ①能消除装药双峰压力时间曲线的"V"字形低谷,形成类平台压力曲线,甚至形成平台压力曲线,从而在膛内最大压力基本保持不变的条件下,大幅度提高火炮示压效率及弹丸初速;②可以减小装药的温度系数,使PSS装药在火炮中的应用更具有现实性.     

通过阻燃与组合装药方法优化开裂棒装药的弹道性能

通过分析及理论计算表明,阻燃与组合装药方法是优化按序开裂棒状药弹道性能的有效途径,它至少可从两个方面改善ＰＳＳ装药的弹道性能：（１）能消除装药双峰压力时间曲线的“Ｖ”字形低谷,形成类平台压力曲线,甚至形成平台压力曲线,从而在膛内最大压力基本保持不变的条件下,大幅度提高火炮示压效率及弹丸初速;（２）可以减小装药的温度系数,使ＰＳＳ装药在火炮中的应用更具有现实性。     

随行装药退火算法的优化设计及数值模拟

为了实现火炮发射过程中的压力平台效应,基于随行装药的思路,建立了固体随行装药内弹道模型和模拟退火算法模型,针对随行装药点火延迟时间和燃速两个关键参数进行优化设计。结果表明,模拟退火算法的优化结果比实验结果更好,在最大膛压不变的条件下,通过提高膛压的充满度系数,可使初速提高100m/s。     

包覆火药装药技术的理论分析

从理论上分析了包覆火药的装药结构、弹道温度系数、弹丸的初速、膛内气体生成规律以及膛内应力波等问题，对包覆火药技术的研究有重要指导意义。     

基于密闭爆发器试验的发射装药内弹道性能预估

为了预估发射装药的内弹道性能,建立了一种基于密闭爆发器试验检测发射药的静态燃烧性能参数进而预测其装药内弹道性能的方法,采用不同批次的单樟-5/7发射药进行了装药性能预估计算,并基于30 mm火炮对内弹道性能预估精度进行了试验验证。结果表明,采用所建立的基于密闭爆发器试验的发射装药内弹道性能预估方法计算获得的最大膛压为376.0 MPa,与试验测试的膛压平均值388.7 MPa的计算误差为3.27%;计算的炮口初速为1143.5 m/s,与试验测试的炮口初速平均值1156.3 m/s的计算误差为1.11%。所建立的基于密闭爆发器试验的发射装药内弹道性能预估方法具有较高的精度,可对发射药样品不同批次间的内弹道性能进行高效精确的预估,为长期贮存发射药使用寿命的判定及发射药产品的出厂校验提供了一种高效低成本的弹道性能评价方法。     

球扁药低温度系数装药研究

设计了一种由松质球扁药和密质球扁药组成的低温度系数装药,其温度系数由混合药中松质药的含量控制。在不同温度下,用密闭爆发试验和30mm火炮试验测定了装药的燃烧性能、膛内压力波和物理稳定性。结果表明,该装药具有较低的温度系数,膛内燃烧稳定,良好的物理稳定性和装药安全性。     

身管武器压力平台弹道的装药计算

压力平台装药是一项有实用价值的装药技术。火药工作者需要知道这种装药的效果和它对火药提出的要求。本文是在恒温弹道的基础上列出平台压力弹道的有关公式,提出一个这种装药的设计计算方法,为变燃速多层装药设计和这种火药的研究提供一个理论依据。渐增性的燃烧装药一直是装药工作者所需要的,这种装药可以获得好的弹道效果。近期,有两个原因可能促进这个问题的进展,一个是在用高火药力f、大装药量ω的增速中,只有采用增燃技术才能保证规定的膛压,也只有这种技术才能提高膛容利用系数,大量的提高火炮的初速。另一方面,由于火药工艺技术的进展,目前已有可能制造变燃速多层火药和高装药密度的火药。来自这两方面的需要和可能,就增加了火药、装药工作者对增燃技术的兴趣,