底排药剂成份对底排弹减阻增程影响的实验研究

介绍了底排药剂成份对底排弹减阻增程气动力性能影响的实验结果．实验采用预混合可燃气模拟真实底排药剂，改变其化学反应氧平衡系数和热值，研究了这些参数变化对底排弹减阻增程气动力性能的影响     

底排参数对底部排气弹弹道特性的影响

为研究不同底排条件下底部排气弹的弹道特性,探讨了底排药剂燃烧和减阻机理,建立了底排内弹道和外弹道模型,分析了底排装置结构参数和药剂燃速系数等对底部排气弹减阻增程效果的影响;结果表明：一定范围内药柱长度的增加能显著提高增程率,但药柱长度过长会由于燃气的引射作用降低增程率;减小药柱内径和增大喷口直径可以提高底部排气弹增程率;分瓣数的增加对提高增程率有较大作用,但应考虑对工程实现的影响;研究范围内存在最优药柱长度和燃速系数;总阻减阻率随着底排工作时间总是经历一个先增大后减小的过程。     

排气能量对底部排气弹气动特性影响的数值模拟

远程压制武器在现代战争中的作用越发凸显,各种增程技术成为现代火炮技术研究的重要方向,而底排减阻是重要的方法之一。底排药剂燃烧产生的气体含有相对较高的能量,重点研究底排气体能量对底部排气弹气动力特性的影响。建立底排能量边界条件,采用添加人工粘性项的MacCormack差分格式求解三维Euler方程组,数值求解绕底部排气弹弹丸流场,得到底部阻力等气动力系数。分析表明,能量是影响底部排气弹气动力特性进而影响减阻增程效果的重要因素之一,在一定条件下提高底排气体温度,有利于增大弹丸射程。研究结果可为进一步研究底部排气弹减阻增程提供参考。     

底排弹排气药剂燃速的确定

接离散系统最优控制理论（DP法)对制式弹改为底排弹进行了最大增程设计。确定了底排药剂的动态优化最佳燃速，并与利用减阻率冲量概念(SRI法)的计算结果加以比较，相近的结果表明了该方法的可行．但DP法理论依据较新，SRI法计算量较小。     

提高底排减阻增程率的途径

计论了加质和加能对底排减阻和增程率的影响，指出提高底排燃气温度是增加减阻增程率的重要途径。     

基于药柱变燃速燃烧的底排减阻增程方法

为了深入研究底部排气弹减阻增程的特性,进一步提高弹丸的射程。针对国内某155 mm底排弹,建立了不同燃速燃烧的底排药柱、变燃速燃烧的包覆药柱和药柱包覆层位置的变化三种情况下的燃烧模型,模型中引入了燃速改变系数,并通过数值计算分析了其对底排弹减阻和增程的影响。结果表明,当燃速改变系数从0.7增加到1.2时,底排工作时间减少27.08 s,射程减少1.16 km,增程率减少3.86%;变燃速燃烧的药柱在内层采用高燃速燃烧,外层采用低燃速燃烧的增程率可达32.33%;对药柱分层燃烧位置优化后,在距药柱内环约1/4处有最佳射程39.76 km。因此,可以通过寻求底排药柱最优的分层位置,采用变燃速燃烧的方法来改善底排弹减阻增程特性,且这种方法具有普遍适用性。     

底排性能的环境压力效应

环境压力是影响底排性能的重要参数之一。由风洞实验获得来流压力、M数及排气参数等对复合底排药减阻性能的影响，以及药剂燃速和排气温度随静压的变化，并对变化的机理进行了分析。     

药柱燃速对底排工作过程及底排弹射程影响的数值模拟

为了研究底排药柱燃速对底部排气弹底排装置工作过程和射程的影响,采用计算空气动力学和质点外弹道学耦合的方法求解底部排气弹的飞行弹道,研究了底部排气弹在整个减阻阶段底排装置工作参数、工作状态、底排流场等随时间的变化,分析了药柱燃速对底部排气弹工作过程和射程影响。结果表明:数值模拟结果与制式底部排气弹靶场试验结果吻合,说明建立的计算模型合理;燃速调整系数由0.8提高到1.2时,燃烧时间由36.8 s减少到18.4 s,射程由38.12 km下降到36.21 km,增程率由33.32%下降到26.64%;不同底排药柱燃速的底部排气弹在减阻阶段的排气参数均随时间的增加而呈先增大后减小的趋势;采用高燃速底排药柱的底部排气弹排气质量流率相对于低燃速的底部排气弹较大,但减阻效果并没有明显提高。     

环境温度对底排效应的影响

环境温度对底排效率具有显著影响，文中采用热主流风洞实验方法研究了这种影响。实验结果表明：随着来流温度的升高，底排减阻率下降，二者呈非线性关系；M数对底排减阻率的温度效应影响较大，M＝2.2时出现峰值，而排气率对其影响可以忽略。用实验结果计算环境温度对底排弹射程影响与射击实验结果一致，同时对其机理也做了简要分析。     

增面燃烧方式与减面燃烧方式对底排弹增程效果的影响

底排弹所用底排药剂的燃烧方式可分为增面燃烧与减面燃烧两类。本文从理论上分析了这两类燃烧方式所产生的本质不同，并利用模拟计算了计算对比了其在增程效果上的差异。指出，减面燃烧火药对于底排弹的增程更具有本质的意义。     

某底排-火箭复合增程弹再增程的分析与设计

底部排气装置与火箭助推发动机复合增程是目前炮弹增程技术中一项有效的技术,它综合了底排减阻与火箭增程技术的优点,使炮弹远程技术得到了新的发展。通过论述底排-火箭复合增程原理,分析了底排-火箭复合增程弹的结构形式及各自特点、影响底排-火箭复合增程弹射程的主要因素,提出了某型号底排-火箭复合增程弹的改进方案,通过相关静态实验和靶场射击试验结果分析,验证了该方案的可行性。     

烟火底排药剂燃烧性能试验研究

烟火底排药剂的燃烧性能是进行底排弹外弹道计算的重要基础数据之一．文中简要地介绍了烟火底排药剂静态燃烧性能试验装置以及初步的试验结果．归纳出的烟火底排药剂燃速公式满足底排弹工程计算的需要．     

底部排气弹极限增程率与最大可能增程率的计算分析

本文从极限增程率和实际极限增程率的关系出发,引入了最小底排工作时间的概念.在对最大可能增程率的理论分析上,提出了底排工作段减阻率的弹道平均值的概念,并根据射程增加量与总阻减阻率之间的关系,给出了最大可以增程率的一个下限值及达到下限值的条件.并举例计算了极限增程率、实际极限增程率和最小底排工作时间,对底排工作段的各时间区段的排气参数进行了层权分析,给出了对增程率影响较为显著的底排工作时间段.最后提出了利用最大可能增程率进行底部排气弹弹道设计的一般方法.     

烟火剂与复合类底排药减阻性能比较

给出烟火类和复合类底排药减阻率,环境压力效应,旋转效应等性能比较,指出采用合理配方的烟火底排药可进一步提高减阻增程率。     

底排喷口效应的进一步研究

本研究考虑了排气量的减阻效应，实验结果表明：在实用Ｉ值范围内，喷口尺寸对总底排减阻率影响可以忽略。     

烟火类与复合类底排药减阻性能比较

给出烟火类和复合类底排药减阻率、环境压力效应、旋转效应等性能比较,指出采用合理配方的烟火底排药可进一步提高减阻增程率．     

底排弹底排装置内弹道参数计算模型

本文给出了求解底排弹底排装置内弹道参数的方程组,并在试验研究的基础上建立了能反映几种主要因素对底排药剂燃速影响的新的燃速公式,从而解决了在求解上述方程组中最为关键的问题.解法的正确性通过在低压舱内进行的底排弹高空动态模拟试验得到了验证.实测的底排装置内的燃气压力随时间变化曲线与利用上述计算模型计算出来的曲线吻合得较好.     

弹丸底排-侧喷干扰流场数值模拟

应用隐式有限体积TVD格式数值模拟了弹丸底排流-侧喷流共同干扰流场,研究了底排流动对于弹丸侧喷干扰流场的影响,分析了弹丸底排-侧喷共同干扰流场的特性,表明底排流具有添质加能和引射两种相反的作用,发现底排流减弱了侧喷流对弹底流动的影响,研究结果对于底排-火箭复合增程技术具有重要的参考价值.     

弹丸底排—侧喷干扰流场数值模拟

应用隐式有限体积 TVD 格式数值模拟了弹丸底排流-侧喷流共同干扰流场,研究了底排流动对于弹丸侧喷干扰流场的影响,分析了弹丸底排-侧喷共同干扰流场的特性,表明底排流具有添质加能和引射两种相反的作用,发现底排流减弱了侧喷流对弹底流动的影响,研究结果对于底排-火箭复合增程技术具有重要的参考价值。     

底排-火箭复合增程弹外弹道模型研究

文中通过对底排—火箭复合增程弹外弹道特征的分析,利用底排总阻减阻率公式推导出了底阻减小率与弹形系数之间的关系。通过简化底排质量流量计算公式并用平均推力代替实际火箭推力建立了复合增程弹的外弹道模型。用所建模型对外弹道参数进行了计算,计算结果与试验结果吻合的一致性较好。所建外弹道模型对该类弹丸的初步设计和弹道参数匹配研究具有重要的指导意义。