弹丸连续挤进对不同坡膛结构受力的影响

针对火炮内弹道复杂的受力环境,为了研究弹丸挤进坡膛时的力学响应,在考虑粘塑性及韧性损伤耦合效应的弹带本构模型的基础上,建立弹炮耦合有限元模型.通过计算获得了坡膛的动态应变曲线及应力值,分析了多发弹丸连续挤进时的坡膛力学响应规律,以及不同坡膛结构对受力的影响,探讨了坡膛受力规律.研究结果表明:同一种坡膛结构下,弹丸连续挤进,由于材料硬化效应,坡膛膛线起始部位VonMises应力水平与应变增长较为缓慢;不同坡膛结构变化下,随着坡膛长度的增加,膛线起始部位应力与应变逐渐减小.     

任意射角弹丸卡膛姿态测试原理及其应用

为了解决火炮任意射角弹丸卡膛姿态高精度、高可靠性测试关键技术,基于PSD激光成像测试原理,提出了弹丸卡膛姿态测试方法.以反映弹轴姿态角的激光器固定在弹头、探测器固连到炮口以接收弹头激光信号、并同时测试身管弯曲变形以修正测试结果.研制了弹丸卡膛姿态测试系统,实现了火炮任意射角弹丸卡膛姿态测试,完成了某火炮弹丸卡膛姿态规律实验研究.结果表明,所选火炮弹丸卡膛姿态规律表现为高低以低头输弹、左右基本呈现对称输弹、弹丸前定心部接触膛线后摆动约1周后卡膛,卡膛姿态角度最大值均小于5′.提出的测试方法和研制的测试系统通过了实际火炮工程应用验证,满足工程应用要求.     

多管火炮武器发射膛口流场数值模拟

针对新型多管火炮发射产生的膛口流场与冲击波进行了数值模拟计算.建立了膛口流场数学物理模型,采用三维Navier-Stokes方程及Spalart-Allmaras模型,并采用Roe格式的差分方法.计算得到了多管火炮膛口流场的结构和流动参数.由计算结果可知,多管火炮发射时各身管产生的膛口流场会相互影响和叠加,形成的流场中激波系更为复杂,气流对弹丸产生的非对称作用对弹丸飞行姿态的影响也更为显著.计算结果可为多管发射武器系统结构设计与射击精度预测提供必要的参考.     

某大口径榴弹环状导带失效分析

国内某采用环状导带的大口径榴弹在研制过程中,靶场试验时出现过近弹问题。通过实物检测和数值模拟综合分析,明确其原因是：由于收带质量不好,在导带挤进火炮坡膛过程中,导带后边翘起,弹丸再向前运动,火炮膛线又将导带重新压合,因为填充不规整,有飞边产生;弹丸出炮口后,导带受压突然卸载,后端某个部位翘起,增大了飞行阻力,造成近弹。通过加强导带槽辊花及收带质量控制,较好地解决了这一问题。失效分析过程和解决途径对类似技术问题有一定的参考价值.     

液压自紧身管力学性能数值模拟

为研究液压自紧身管的力学性能,利用ANSYS软件对普通身管发射时的各项应力进行数值模拟;对9个不同液压作用下的身管的液压自紧进行了数值模拟,得到液压自紧身管的各项残余应力;再对9个不同液压自紧后的身管施以相同的膛压,模拟了液压自紧身管在发射时的各项应力.最后对普通身管和液压自紧身管在相同膛压作用下的等效应力进行了对比.通过对比等效应力分布,找出了最佳的液压范围和最佳的超应变.     

提高火炮初速(动能)技术途径与潜力分析

目的　研究提高身管武器初速的理论基础与技术途径 .方法　根据火炮动力学原理 ,进行理论推导 ;对目前的火炮发射技术进行比较与评价 .结果　提出火炮弹丸初速的几个速度限制 ;进一步从发射药与装药的角度出发 ,提出提高速度的技术途径 .结论　理论结果和相关技术途径的提出对于火炮研究将具有实际参考价值 .     

身管膛线类型及其动力学影响研究

为了比较火炮身管等齐膛线、渐速膛线和混合膛线之间的动力学响应差异,采用动力学分析方法分析了身管膛线导转侧力、膛线约束下的弹丸轴向加速度,以及不同身管膛线条件下的炮口振动响应的变化规律.结果表明,在弹丸出炮口位置附近,等齐膛线导转侧力最小,渐速膛线导转侧力最大;等齐膛线导转侧力曲线光滑,而混合膛线导转侧力变化剧烈、曲线载荷梯度非常大;当弹头刚露出炮口时,混合膛线导转侧力突变范围达3倍之多,混合膛线约束下的弹丸轴向加速度在炮口附近有突跳;与等齐膛线相比,混合膛线引起的炮口绕身管轴线转动角速度和角加速度分别增加了92.7%和367.5%.等齐膛线有利于弹丸膛内平稳运动,有利于减小炮口振动响应.     

含运动弹丸的某火炮膛口流场数值模拟

为研究膛口流场结构,利用Euler方程并结合Spalart-allmaras湍流模型建立流场数学模型,对某火炮含弹丸的膛口流场进行数值仿真模拟,应用动网格技术处理弹丸的运动情况。仿真结果反映了膛口流场形成及发展过程。     

基于虚拟仪器技术的复合材料身管动态试验

为了获得复合材料身管在火炮发射时的动态特性,采用基于虚拟仪器技术的先进的火炮自动测试系统,对某口径复合材料身管进行实弹射击动态试验,结果表明：试验结果与理论计算结果能够很好的吻合,验证了理论计算模型的正确性和试验系统的可靠性;通过复合材料身管和金属身管的对比试验,验证了复合材料身管具有更好的动态特性。     

采用二维PSD测量弹丸卡膛姿态的研究

介绍了用二维ＰＳＤ（位置敏感探测器）测量火炮卡膛过程中弹丸姿态的原理和方法．ＰＳＤ分辨率高，响应速度快，可用于实时测量弹丸的卡膛姿态．本文给出了系统描述和测试结果．     

提高火炮初速（动能）技术途径与潜力分析

目的 研究提高身管武器初速的理论基础与技术途径。方法 根据火炮动力学原理,进行理论推导,对目前的火炮发射技术进行比较与评价。结果 提出火炮弹丸初速的几个速度限制;进一步从发射药与装药的角度出发,提出提高速度的技术途径。结论 理论结果和相关技术途径的提出对于火炮研究将具有实际参考价值。     

变速枪内弹道模拟仿真

反恐防暴非致命武器需要根据不同射击距离调整弹丸的发射速度,为分析这种变化在武器射击过程中的内弹道过程,运用MATLAB软件对某变速枪的气室容积变化如何影响膛内压力和弹丸速度进行模拟仿真.结果表明:不同的气室容积,膛内压力变化不同,弹丸初速也不同;可通过调整气室容积改变弹丸的初始速度.     

某型测速弹道枪弹丸动量与枪械后坐动量关系的探讨

弹丸动量和枪械后坐动量之间的关系是武器研究和测试部门长期以来研究的课题,通过对火炮弹道自由后坐试验的研究,从理论与工程实践的结合上,得出不支持采用现行方法MhWg=mυ0＋0.5ωυ0计算膛内时期终结时后坐部分具有的自由后坐动量。为验证所得结论的正确性,进行了弹道自由后坐试验,获得了某口径标准弹弹丸初速、某型测速弹道枪后坐速度-时间曲线等多项数据,并对数据进行了分析计算,得出应采用MhWg=mυ0计算膛内时期终结时后坐部分具有的自由后坐动量的结论。     

超高速弹丸膛口流场结构分析

为了计算和分析超高速弹丸膛口流场的分布状况,建立了超高速弹丸从膛底飞离出炮口整个过程的膛口流场二维轴对称数值仿真模型.基于有限体积法,采用分块网格划分的整体运动处理方法,结合结构动网格技术及Realizable k-ε湍流模型,耦合内弹道及后效期过程,利用六自由度运动方程控制弹丸运动,以300 mm平衡炮为例,研究了1 730 m/s发射速度下的超高速膛口流场特性.计算结果表明:超高速运动的弹丸在距膛口3.3 m远处便形成了清晰的初始流场,弹前激波到达炮口处压力达到了3.8 MPa左右.喷射出的火药燃气速度达到2 500 m/s,但火药燃气仍未能追赶并包围弹丸,因此膛口流场对超高速弹丸运动的影响不同于对中低速弹丸运动的影响;膛口形成了由冠状冲击波、弹底激波、反射激波、马赫盘构成的多层次激波、间断面相互叠加的完整波系,该发射条件下的膛口流场异常强烈,波系结构更加明显.     

火炮后坐对膛口流场的影响

针对国内外有关膛口流场的研究现状,基于计算流体力学理论,研究了火炮后坐运动对膛口流场的影响.采用轴对称Euler方程组和有限体积法(FVM),建立了某火炮有、无后坐运动两种情况下的膛口流场数值计算模型;利用计算流体力学软件和动网格技术,分别对其进行了非稳态数值模拟;通过对火炮在有、无后坐时膛口流场的数值模拟结果进行对比,分析了火炮后坐对膛口流场的影响.研究表明:火炮后坐运动时膛口前方的压力降低,膛口后方的压力增大;火炮后坐对炮膛合力产生的影响较小.     

速射火炮身管冲击载荷下内膛塑性变形分析

针对速射火炮发射过程中高温高压高速火药燃气对身管应力的影响,分析连发过程中在火药燃气压力和热应力的冲击作用下,身管内应力和产生的塑性变形.基于有限元分析方法,建立了速射火炮身管截面的有限元模型,采用直接耦合的方法进行求解.得到塑性变形仅局限于基体紧贴铬钢交界面的薄层内(约0.467 mm厚),随着连发数的增加塑性变形也...     

火炮内膛表面粗糙度测量的研究

为了提高火炮内膛表面粗糙度测量的准确度,以光散射理论为基础,采用光散射特征值法对火炮内膛表面粗糙度进行测量．该测量系统能对口径100～203mm范围内的炮管内膛表面粗糙度进行检测,其测量范围Ra：0．2～1．6μm,最大相对误差4．3％．     

火炮身管寿命分析

烧蚀磨损是决定身管寿命的关键因素之一.改善内膛和弹带结构,合理选择火药种类、装药,是减少内膛烧蚀的重要措施.文中指出了加入缓蚀剂、通过内膛表面处理以及采用复合材料身管都能有效提高身管的寿命.     

舰炮供弹系统设计研究

针对目前我国大中口径舰炮供弹系统急待改进的现状,在借鉴国内外供弹系统现有技术的基础上,提出了一套新型大中口径舰炮敏捷供弹系统.说明了这种大中口径舰炮供弹系统的设计方案;转运间布置圆柱凸轮分度机构驱动的间歇式转动的弹鼓,直动盘形凸轮机构实现弹从弹鼓到升降机弹位转换;伸缩液压缸为动力,齿轮齿条机构增速的升降机;摆动液压缸实现的分弹器配合直动液压缸把升降机输送来的弹推送到装弹摆臂;装弹摆臂摆动到与身管平行并输弹到压弹机.给出了装填第一发弹所需的相应时间,以及连续供弹的频率.设计方案从根本上解决了大中口径舰炮供弹系统自动化和更换弹种问题.     

转管炮发射对弹丸半约束期起始扰动的影响分析

针对转管炮发射时身管处于旋转状态的特性,建立了同时考虑弹丸旋转惯性力和科氏力的半约束期内起始模型,分析了惯性力、科氏力在半约束期内对弹丸起始扰动的影响,计算得到了在半约束期运动弹丸的偏角变化规律.结果表明,半约束期内旋转离心力和身管组半锥夹角导致的科氏力对弹丸起始扰动有影响,同时弹丸偏角将随着身管转速的增加而线性增加,特别是高射速时,弹丸的偏角更大,这些可为转管武器的射击精度研究提供参考.