火炮镀铬身管性能退化规律及机理研究

依据多年积累的30 mm小口径火炮鉴定试验、工厂验收试验和延寿试验测试数据,以其中有代表性的典型身管为例,给出了小口径火炮验收试验方法和检测方案,分析了小口径火炮镀铬身管初速、射弹散布、内膛尺寸和内膛表面等关键身管性能参数的退化规律,揭示了镀铬身管内膛烧蚀磨损机理,为小口径火炮的验收、使用和和健康管理提供了可靠的依据。     

大口径机枪枪管内膛烧蚀行为与微观机理

为进一步探究枪炮身管内膛烧蚀机理,采用扫描电子显微镜、透射电镜等方法对比分析了现用大口径枪钢30SiMn2MoV与新型长寿命枪钢MPS700V内膛烧蚀形貌与微观组织特征,在此基础上,通过促进点燃试验对比了两种枪钢烧蚀行为,揭示了枪管内膛烧蚀的组织演化规律与微观机理。寿终内膛组织分析表明,两种枪管烧蚀裂纹尖端同时形成三个区域,分别为硫化物区、氧化物区和基体区,其中氧化物区中发现熔化非晶氧化物,MPS700V的氧化物区和硫化物区厚度均小于30SiMn2MoV。烧蚀模拟实验结果表明：直径为1～10 mm的MPS700V试样的烧蚀临界压力比相同尺寸下的30SiMn2MoV试样高30%以上;直径3.2 mm镀铬MPS700V试样的烧蚀临界压力比相同尺寸的镀铬30SiMn2MoV高39%以上;新型长寿命枪钢MPS700V的抗烧蚀性能优于现用枪钢30SiMn2MoV。烧蚀试样组织分析表明,与寿终内膛烧蚀组织相似,两种枪钢在模拟烧蚀后均形成氧化物与树枝晶。通过对比寿终枪管内膛与促进点燃下烧蚀的热力学、动力学及组织特征,提出枪管内膛烧蚀由高温高压火药燃气下内膛表面微区发生金属燃烧导致,并建立了相应的演化...     

基于全膛烧蚀磨损特征的火炮内弹道仿真研究

为提高烧蚀火炮内弹道仿真精度,在文献\[1\]火炮烧蚀内弹道理论基础上,保持火药几何燃烧定律、火药燃速定律和体现起始部膛线烧蚀的弹丸起动压力方程不变,通过对变炮膛截面积、变药室容积、弹后烧蚀容积增量等全膛烧蚀磨损特征的分析和计算,建立体现全膛烧蚀的弹丸运动方程和内弹道基本方程,从而建立烧蚀磨损内弹道模型。借鉴经典内弹道诸元解算方法,导出烧蚀磨损内弹道模型解算方法。以某火炮试验数据为例进行仿真烧蚀磨损内弹道计算,仿真结果表明：初速仿真值与试验值误差为0.9%,能够满足火炮工程实践3%的仿真误差要求;仿真精度优于文献\[1\]的火炮烧蚀内弹道方法,证明了所建立的烧蚀磨损内弹道模型和诸元解算方法是正确的,可用于烧蚀磨损火炮身管寿命预测。     

身管熔化烧蚀的预测数学模型

熔化烧蚀是火炮身管内膛烧蚀的机理之一。文中由身管寿命判别条件Δdmax建立了身管熔化烧蚀预测计算模型，从原理上对各种延缓烧蚀速度、提高身管寿命的措施，如采用内膛镀铬、使用冷火药和护膛剂等进行了阐述；同时基于该模型指出采用身管主动冷却技术是延长火炮身管寿命最有效的措施之一。     

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...     

国外科技消息

<正> 据“国际防卫评论”1990年第7期报导,1990年英陆军装备展览会上,英皇家兵工厂展示了一种新型的105mm线膛式坦克炮。该炮将用于取代现役的L7/M68型105mm线膛坦克炮,据称其性能和威力将与欧洲现用的120mm滑膛炮相当,但价格只有其一半。该炮采用电渣重熔钢制造,并实行了内膛镀铬。全装药发射烧蚀寿命为450发,目标是达到1000发。该炮配有同心式除烟器和效率为25％的炮口制退器。自闩体至炮口制退器火炮全长6658mm,重量1334kg。膛内工作压力有较大幅度提高,比L7式坦克炮     

火炮身管缓蚀剂技术研究进展

身管烧蚀磨损是降低火炮寿命、制约火炮发展的主要因素,使用缓蚀剂是降低烧蚀的有效手段.分析了火炮身管烧蚀磨损规律及影响因素,认为微裂纹的产生与扩展是导致内膛烧蚀磨损的重要原因.综述了缓蚀剂的研究应用,包括聚氨酯、石蜡、二氧化钛、滑石粉及这些材料的组合应用和使用纳米材料添加剂等.对缓蚀剂存在的问题及发展趋势进行了评述.     

火炮身管试样烧蚀试验及数值模拟分析

为研究火炮身管内膛烧蚀机理,基于半密闭爆发器研制了身管试样烧蚀装置,采用该装置开展了火炮身管试样烧蚀试验,获得了较为稳定的单发烧蚀量。为研究试样在热和化学作用下的烧蚀过程、揭示身管内膛烧蚀机理,提出了烧蚀速率模型,采用有限元分析软件ABAQUS仿真分析了试样在热和化学作用下的烧蚀过程。结果表明,试样受到高温火药燃气冲刷在表面产生强烈的热对流作用,倒角处存在热集中进而使倒角处产生强烈的热烧蚀。根据理论分析和仿真结果得出,在多发射击后未表面处理试样倒角逐渐变圆滑、镀铬试样在阳线棱边圆角处容易脱落,与试验装置和实际火炮内膛烧蚀现象一致。     

离子氮化防烧蚀的初步研究

<正> 枪炮身管的烧蚀寿命至今仍然是一个极为重要的问题,近几十年来人们为提高身管寿命进行了广泛的研究,取得了很大的进展。就目前的情况来看镀铬、缓蚀添加剂、炮管自紧等已大量用于生产,其它一些途径如身管内膛氮化,各种表面涂层,新的弹带材料、耐热合金衬管等也进行了研究。在此,仅就身管内膛氮化的研究情况、我们的试验结果及氮化防烧蚀的前景作一简单介绍。     

火炮身管内膛表面材料强度退化机理研究

火炮射击过程中身管在热、力、化学等因素作用下平均每发射弹会产生微米级的内径扩大，是造成身管寿命终止的主要原因，研究内膛表面材料性能变化对揭示身管寿命机理具有重要意义。通过分析某寿命终止155 mm口径身管内膛表面材料组织和性能，获得了身管不同部位内膛表面材料组织形貌、厚度及力学性能。结合身管温度梯度分析及烧蚀模拟试验，揭示了身管内膛表面材料性能退化机理及其与射弹发数关系。研究结果表明：身管寿命初期，在火药燃气作用下内膛表面材料相变形成硬化层，硬化层厚度与火药燃气温度及作用时间相关；身管烧蚀磨损发生在硬化层表面，硬化层常温下硬度和强度比基体高1倍，呈现硬脆特征，高温下硬度和强度迅速下降，在弹带摩擦及气流冲刷下造成身管内径扩大。     

国内外火炮身管延寿技术研究进展

火炮身管的烧蚀磨损一直是降低火炮寿命、制约火炮发展的一个难题。从提高身管抗烧蚀性能的角度出发,归纳总结了近几十年来国内外火炮身管延寿的各种技术：身管内膛激光热处理技术、复合身管制造技术及身管内膛涂层制备技术。并在分析火炮身管的结构特点和工作特点的基础上,确定了一种比较理想的身管延寿技术。     

火炮身管内膛表层温度及其梯度规律研究

火炮射击过程中高温火药燃气可使身管内膛表面材料强度降低、发生相变甚至形成熔融态,加速身管内膛表面形成烧蚀、冲刷、磨损及开裂等损伤,研究身管内膛表面温度及梯度对揭示身管损伤机理具有重要意义。以大口径155 mm火炮身管对象,建立身管热-结构耦合动力学模型,仿真研究阳线棱边倒角、表面镀铬等对身管内膛表层温度的影响规律,结合实弹射击试验后身管内膛表面热影响层检测对仿真结果进行对比。研究结果表明：身管内膛表层温度沿径向快速衰减,形成极大的温度梯度,表面温度达到1 500 ℃、190 μm处温度超过727 ℃;阳线棱边存在明显的热累积,温度比阳线表面高出300 ℃以上,阳线棱边倒角后温度约降低100 ℃;内膛镀铬后可使基体温度降低约400 ℃。     

火炮身管延寿研究

火炮发射时,身管内膛承受的火药气体的烧蚀、冲刷和弹丸的冲击、摩擦,会导致内膛的烧蚀和磨损。内膛严重磨损主要集中在膛线起始部和炮口部。烧蚀磨损是造成火炮射击精度偏差的主要原因之一。改善内膛和弹带结构,正确执行勤务规定,合理选择火药种类、装药,降低身管温升是减少内膛烧蚀的重要措施。提出了运用等离子增强化学气相沉积法、电火花表面强化法和先进喷涂法处理火炮身管内膛的原理,并进行了理论分析。此项技术运用于处理火炮身管内膛为类似技术的移植。该技术既可作为身管制造中的预处理工艺,也可作为一种修理手段修复轻度磨损的身管。     

火炮身管烧蚀磨损的灰色预测模型

为了准确地获得火炮身管烧蚀磨损量变化情况,根据火炮在发射过程中的膛内特性,分析了火炮身管的烧蚀磨损规律,利用灰色系统理论,结合灰色Verhulst模型特性,提出了一种火炮身管的烧蚀磨损量的预测模型,并在传统的灰色Verhulst模型基础上进行了预测模型的优化。通过对某型火炮身管烧蚀磨损量的数据验证及对比,证明了优化灰色Verhulst模型的准确性,为火炮在实际应用过程中的身管烧蚀磨损的准确预测及火炮身管寿命的判决提供了一种可行的求解方法。     

国外大口径火炮炮管防烧蝕技术的研究动向

目前国外大口径火炮炮管都用镀硬铬防烧蚀,但这种普通电镀硬铬层质脆,收缩性大,有许多微裂纹,在发射一定数量炮弹后,铬层往往成片剥落。所以,大口径火炮炮管的磨损烧蚀寿命都不高。例如在美国,发射装M490高温发射药(无防烧蚀添加剂)的炮弹时,内膛     

火炮身管质量评估方法探讨

火炮身管质量评估方法应具有科学性、适用性和可操作性的基本要求,目前使用的各种火炮身管质量状况评估方法均存在缺陷。火炮内膛定点径向磨损量法能够准确的表征火炮全寿命过程弹道诸元和寿命诸元,但在实际使用过程中存在测量误差大的问题。从火炮身管内膛定点径向磨损量法的原理入手,分析了引起火炮身管寿命终止的内膛参数的变化规律,结合火炮内膛测量方式的特点,用测量阳线坡膛段斜率的方式代替测量定点径向磨损量。通过对火炮内膛定点径向磨损量法加以改进后,提出了一种更加准确和便于应用的身管质量状况评估方法,即阳线坡膛段锥度法。该方法应用在部分火炮上效果良好。     

火炮身管内膛表面缺陷在线修复的一种重要方法

火炮身管内膛表面缺陷修复是提高火炮弹道学性能的一种重要技术手段.在线修复方法利用火炮射击时产生的高温高压环境气化或离化修复剂材料,在身管内膛表面形成一层耐磨和耐烧蚀的陶瓷涂层,能有效地修复内膛表面缺陷.试验证明,在线修复可以使火炮内膛表面变得光滑平整,膛径增大趋势大大减缓.该方法是一种简便易行的并适用于所有火炮身管内膛表面缺陷修复的在线修复方法.     

火炮内膛破坏机理

火炮射击时,内膛表面的结构会出现破坏现象,尤其是膛线起始部最为严重。为了保证火炮的使用效能,减小内膛表面的破坏程度,从破坏的特点出发,具体分析了火炮内膛的破坏过程及破坏程度的分布情况,并针对影响内膛结构的诸因素,在热烧蚀效应、化学效应和机械磨损效应等3个方面重点分析了火炮内膛的破坏机理,并提出了降低内膛破坏程度的几种措施。     

火炮身管烧蚀及其防护研究进展

在火炮发射过程中,其身管内膛承受剧烈的烧蚀侵蚀和磨损导致其几何形状和尺寸发生改变,成为直接影响火炮身管射击精度及寿命的关键因素之一。针对该问题,综合论述了钢制火炮身管烧蚀及其防护研究进展,主要包括:火炮身管烧蚀行为、热-化学-机械烧蚀模型、身管内膛耐烧蚀材料、身管内膛耐烧蚀层制备技术、火炮身管结构设计和火药的选择与设计。     

用内膛表面温度评估缓蚀添加剂的作用效果

提出一种利用火炮内膛表面温度评估缓蚀添加剂作用效果的研究方法。首先设计专用测温传感器,测量距身管内膛表面一定厚度处的温度变化,再通过身管内膛传热规律外推得到内表面温度。利用本方法,在14.5mm弹道枪上进行了一种新型缓蚀添加剂材料的筛选和配方试验研究,采用膛壁峰值温度评估缓蚀添加剂的作用效果。最终确定的新型缓蚀添加剂被用于采用高能、高爆温硝胺发射药的105mm穿甲弹中,降烧蚀效果良好。