电热炮发射的弹丸

我们正在研究获得超速的不同方法，其中之一是电热炮，即用电加热气体产生压力源。我们将要描述的这个装置包括一个电容器组快速开关和一个９ｍｍ的枪，发射几克的弹丸速度可达２ｋｍ／ｓ，效率超过３５％，下面，我们就使用简单模型的理论方法进行了报道。     

某弹丸发射安全性仿真分析研究

为评估某弹丸的发射安全性,基于非线性有限元方法建立精确的弹丸发射系统动力学分析模型.对比分析仿真结果和试验数据,基于上述动力学分析模型,研究发射过程中弹丸质量偏心、推力偏心以及滑块与导轨之间间隙对弹丸横向过载的影响.仿真结果表明:在发射过程中,弹丸质量偏心、推力偏心越大,弹丸横向过载越大,发射系统安全性越差;滑块与导轨之间的间隙越小,弹丸在导轨内的碰撞越剧烈,发射安全性越差.     

基于解析法的电磁发射弹丸内膛磁场分布特性分析

电磁轨道发射装置膛内的磁场分布特性对制导弹丸的器件布局设计非常重要。对电磁轨道发射装置膛内的强磁场环境进行了分析,基于毕奥-萨伐尔定律推导了考虑弹丸运动位移和电流趋肤深度下膛内磁场的计算公式。通过时谐分析方法并采用数据拟合的方式得到了电感梯度与电流频率和弹丸运动位移的函数关系,用以分析弹丸的内弹道运动特性。采用时频分析方法得到了电流趋肤深度随时间的变化关系,从而建立了弹丸中轴线磁场分布特性求解的三维解析计算模型。以实验室的电磁发射装置为例,采用试验电流数据作为输入,对内膛弹丸处磁场分布特性进行解析计算。结果表明：弹丸中轴线的磁感应频率在450 Hz以下,磁感应强度峰值达到0.4 T,并沿弹丸长度方向迅速衰减,100 mm处的磁场基本降为0. 利用磁探针的测试数据验证了理论计算模型的正确性。     

电动源发射过程弹丸运动状态分析研究

提出了一种电动源发射系统的工作原理,基于赫兹接触理论,建立了发射过程中弹丸运动的数理模型。基于该模型进行了数值仿真研究,得到了发射过程中弹丸运动参数的变化规律以及弹丸单边过盈量对弹丸初速的影响规律。研究结果对电动源发射武器的研制具有理论指导意义。     

高速旋转条件下的弹丸气动特性研究

为了能定量揭示弹丸旋转对马格努斯效应的影响,数值模拟了旋转弹丸在不同来流与转速条件下的流场分布,分析了马格努斯现象的产生机理,以及通过弹体表面压力分布分析了旋转对各气动力的影响,得知旋转对升阻力影响很小,可忽略不计; 得到了攻角、马赫数以及转速变化时马格努斯效应对弹丸表面压力分布的影响。结果表明,弹尾部是影响马格努斯效应的主要部位,小攻角情况下马格努斯力及力矩系数随攻角及转速呈线性变化,而随马赫数增大,旋转效应对弹丸影响越来越小。提出并验证了适用于小攻角、超声速情况下马格努斯力及力矩系数的经验公式,可为相关旋转弹丸的改进与设计提供指导。     

基于COMSOL的电磁发射一体化弹丸动力学分析

为了实现高效、精确的电磁发射一体化弹丸效果,深入理解一体化弹丸在电磁场中的动态响应和运动特性,通过采用基于COMSOL的电磁场仿真模拟方法,结合理论推导和数值计算,对电磁发射一体化弹丸的动力学行为进行了系统的研究。建立了有限元模型,对弹丸在电磁场中的受力情况进行了描述和分析;利用COMSOL软件进行仿真,得到了弹丸在电磁发射过程中的速度和位置等关键参数;并得到相关的磁场特性。通过对仿真结果进行分析,深入了解弹丸在电磁场中的运动轨迹和磁场特性,进一步揭示其运动特性和响应机制,为电磁发射技术的进一步发展提供重要的参考和指导。     

串联发射弹丸挤进过程数值仿真与分析

为研究串联发射的弹丸在不同起始速度下动态挤进膛线的力学机理与运动特点,以30 mm火炮为对象分析了串联发射方式的内弹道物理过程,建立了弹丸与坡膛的有限元模型,采用LS-DYNA软件进行了挤进过程的有限元仿真。研究结果表明:挤进过程中,弹带变形规律不受挤进起始速度的影响,均是逐步被膛线刻槽并发生塑性变形;起始速度由5 m·s~(-1)增加至400 m·s~(-1),弹带等效应力峰值从611.8 MPa升高至717.5 MPa,弹带塑性应变最大值从0.89降低至0.75,挤进阻力峰值从为20.3 k N提高至22.9 k N,挤进完成后的摩擦阻力从0提高至3.5 k N,挤进起始速度增加导致了弹带材料应变率、塑性流动应力与挤进阻力的改变,影响弹丸挤进后的内弹道过程;3发弹串联发射时,首发弹20个节点轴向速度的标准差为8.3 m·s~(-1),后续弹分别为18.2,26.7 m·s~(-1),后续弹挤进时的振动冲击效应较首发弹显著。     

对弹丸部件进行动态发射应力分析的方法

在弹丸设计过程中，个别部件的设计有时需要修改。针对该问题，提出一种只对弹丸被修改部件进行强度校核的方法，并计算了一个实例。     

弹丸发射和飞行动力学的比例模型

已经进行了一项实验来确定火炮系统比例模型适应性的界限。对M68坦克炮和M392动能弹的三分之一比例模型进行了试验,测取了内弹道,炮口激波,脱壳动力学以及外弹道方面的数据。模型的试验结果与全尺寸系统的数据做的比较表明,内外弹道方面的数据得以精确再现;但是,当粗略地观察脱壳的相似性时,两种系统发射干扰的大小有所不同。     

基于数值仿真的弹丸发射强度分析方法

针对现有弹丸发射强度计算存在的不足,提出一种基于数值仿真的分析方法.通过对弹丸发射过程中力学仿真应用方法的分析,以实例说明发射强度仿真模型的建立及分析类型的选择,得到弹丸在发射过程不同时刻的强度参数结果,计算结果与实弹实验结果基本吻合.结果表明,该方法可为类似弹丸的发射强度研究提供理论参考.     

双管发射对运动弹丸姿态的影响

利用计算流体动力学(CFD)知识,针对某双管射击武器(含制退器)建立二维模型,通过求解N-S方程,模拟了在运动弹丸影响下膛口流场波系结构的变化过程。模拟发现:流场经历了初生、发展、稳定和衰减的全过程,同时双流场的出现还导致了干扰、叠加的现象,与单个流场相比,在流场结构上出现了较大的不同;流场发展与弹丸运动是一个相互影响的过程,相互叠加的流场使弹丸产生的侧向合力及身管的振动是使弹丸射击精度下降的主要原因。     

转管炮旋转发射惯性对弹丸起始扰动的影响分析

研究转管炮发射时身管旋转所导致的惯性力、科氏力对弹丸起始扰动的影响,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,估算了身管旋转发射时运动弹丸的偏角变化规律,结果表明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的影响,弹丸偏角随身管转速的增加而线性增加,特别是高转速时,由切向速度所引起的弹丸的偏角更大.这为转管武器的射击精度研究提供了参考.     

在非线性恢复力矩作用下尾翼式弹丸运动的稳定条件

本文应用椭圆积分求解在非线性恢复力矩作用下尾翼式弹丸平面运动的攻角微分方程,给出了六种稳定周期运动条件,分析了非线性恢复力矩对尾翼式弹丸运动的影响,最后从理论上对迫击炮弹发生近弹的原因作了初步的讨论。     

薄板结构弹塑性大挠度样条有限条分析

根据固体力学大变形增量理论,拓展了结构分析有限条法,建立基于Updated-Lagrangian法的弹塑性大挠度样条有限条法,编制了相应的C语言程序包FSMAP(Finite Strip Method Analysis Program),用于薄板结构大挠度问题的分析.数值算例表明,本文计算结果与有关文献解吻合较好,该方法计算稳定,处理边界条件灵活.     

大型旋转飞行器在非线性不对称支承条件下的发射特性分析

以大型、远程旋转火箭为例 ,将飞行器仿真为具有多个非线性、不对称支承的 Euler-Bernoulli旋转梁 ,根据有限元方法和 Hamilton原理建立飞行器的运动控制方程 ,利用分段线性化方法近似弹性支承的非线性刚度 ,数值仿真并分析了推力偏心、质量偏心、结构柔性和支承非线性等因素对飞行器动力响应的影响 ,可望为新一代、高精度旋转飞行器的设计提供理论参考     

弹丸贯穿有限厚混凝土靶板实验与仿真分析

弹丸对混凝土的撞击、侵彻、贯穿和破坏是目前国内外众多力学研究者都广泛关注的问题。作为一种人工灌注而成的复合材料,混凝土材料的最大特点就是它的抗压强度远大于抗拉强度。由于混凝土材料的复杂性,使弹丸对混凝土靶的侵彻过程变得非常复杂。在弹丸贯穿有限厚三层混凝土靶实验的基础上,利用LS-DYNA瞬态动力学分析软件对实验过程进行了计算机仿真,将侵彻过载曲线、靶面成坑、靶背崩落等数据与实验结果作了对比。仿真的混凝土靶板破坏情况及冲击过程中的过载等参数与实验结果基本相符。说明在材料模型及其参数、控制条件等选择正确时,利用数值模拟方法来解决弹丸贯穿混凝土靶板问题是有效的。     

自主防御条件下导弹机动发射平台生存能力分析

介绍了某型导弹机动发射平台是陆军压制武器，说明了自主防御技术正在提高武器装备生存能力等方面发挥着日益重要的作用．在运用自主防御技术的前提条件下，分析了导弹机动发射平台生存能力的影响因素；建立了战斗过程中导弹机动发射平台生存能力的数学模型；研究了整个作战流程对生存能力的影响．     

高过载条件下弹丸材料所受应力的数值仿真

弹丸在发射过程中承受着复杂的载荷,这些载荷很难计算得出数值解析解。通常采用数值模拟法去仿真弹丸的发射过程,利用计算机模拟弹丸所受到的各种载荷。弹丸所受到的载荷简化为轴向载荷、径向载荷和环向载荷,并仿真模拟弹丸的初速度与实际的测试速度相一致。得出各个时刻弹丸各部分的应力值,依据材料的力学特性便可以对弹丸各部分进行强度校核,为弹丸设计工作中材料的选择提供理论依据。     

考虑弹丸动态冲击条件下的内弹道性能研究

研究了弹丸动态冲击对火炮初速、最大膛压等内弹道性能的影响。针对某火炮弹炮配合后弹丸存在较长自由行程的特点,考虑弹丸挤进时的动态冲击效应,建立了挤进阻力计算模型,应用两相流内弹道理论计算了其内弹道性能。进行了该火炮的内弹道性能试验,计算结果与试验值吻合较好。研究表明弹丸动态冲击条件下,最大膛压下降,初速降低。