几种消焰器的消焰原理分析

本文介绍了三种结构消焰器在12.7毫米机枪上作射击试验时,用间接阴影照相得到的膛口流场和膛口焰的实验结果.分析了消焰器结构形式、参数对膛口流场和膛口焰的影响,较深入地研究了消焰器的消焰机理和提高消焰效果的技术途径.试验中还发现带圆锥膨胀段的消焰器,有时在距膛口较远处会产生现有炮口焰形成机理不能很好解释的强烈的二次焰,本报告对这类二次焰的点燃机理作了初步分析.     

读者信箱

问:枪口消焰器的原理和作用是什么? 江西省 武宁县 盛凯 答:枪口消焰器的原理是:火药燃气从枪口喷出后,在消焰器里使未燃尽的火药微粒得以充分燃烧,氧化不完全的火药燃气与外界空气完全混合进行二次燃烧;其次,自膛口喷出的火药燃气流入消焰器内温度已降低,自消焰器流出的火药燃气温度则更低,能减少二次焰及辐射,以减小枪口火焰,避免暴露射击位置和影响瞄准射击。     

基于无网格方法的膛口二次焰数值研究

基于最小二乘无网格方法,对包含高速运动弹丸的膛口二次焰流场进行了数值研究。流场采用含化学反应源项的任意拉格朗日- 欧拉方程描述,对流项和反应源项采用多组分HLLC格式和有限速率反应模型计算,对于弹丸运动造成的点云畸形采用局部重构方法处理。对发射药中不添加/添加消焰剂以及不同膛口压力条件下的全流场进行数值计算。计算阴影图与实验照片吻合较好,并且计算结果表明：添加2%钾盐消焰剂或降低膛口压力30%可有效抑制膛口二次焰。     

炮口焰抑制方法研究

分析了两种传统的炮口焰抑制方法──采用机械膛口装置的物理方法和在发射药中加化学消焰剂的化学方法的原理，描述了制退消焰器的设计原理、样品和实验结果，提出了一种抑制炮口焰的新方法，即在炮口装置内部涂敷消焰剂消除炮口焰的方法。     

带制退器的膛口燃烧流场并行数值模拟

采用三维非定常化学反应流控制方程组对带制退器的膛口燃烧流场进行了数值模拟,对流项和化学反应源项分别用TVD格式和基元反应模型进行处理,在多台PC机组成的集群并行系统中,基于域分解的思想对带制退器的三维膛口非平衡化学反应流场进行了数值计算.计算结果表明,膛口制退器能削弱膛口流场激波的强度,抑制二次焰的产生.     

基于动网格技术的膛口流场数值模拟

膛口冲击流场作用时间短,且有炮口焰和炮口烟的存在而对记录仪器有一定的不可见性.因此要通过试验手段获得该流场的发展规律较为困难.数值模拟是获得流场发展规律的有效途径.采用二维轴对称Navier-Stokes方程结合标准k-ε湍流模型建立了膛口流场模型.应用分层动网格技术对弹丸运动情况进行描述.通过数值仿真得到了清晰的膛口初始流场和膛口流场的数值分布,并对初始膛口流场和膛口流场的变化规律进行了讨论和分析,对膛口气流流动研究具有指导意义.     

膛口装置附近流场的数值模拟

结合高精度Roe格式及自适应网格技术,对加装不同膛口装置的膛口流场进行了数值模拟,揭示了膛口不同条件下的流场波系结构。根据数值流场结果,分析了制退器降低火药燃气对膛底冲击以及减少后坐总冲量的机理,可为其改进设计提供参考。     

含高速运动弹丸的膛口二次燃烧并行数值模拟

采用多组分ALE方程时含有高速运动弹丸的膛口二次燃烧流场进行了数值模拟.采用网格局部重构的动网格技术处理了动边界引起的网格变化,对流项和化学反应项分别用HLLC格式和基元反应模型进行处理,在多台PC机组成的集群并行系统中,基于域分解的思想对膛口二次燃烧流场进行了数值计算.结果表明,基于网格结构重构的非结构动网格技术能够描述运动弹丸对膛口流场结构和性质的影响,分区并行算法提高了计算速度.     

带炮口制退器火炮发射流场数值模拟

为了研究带炮口制退器火炮发射流场结构,采用二维轴对称Navier-Stokes方程并结合标准k-ε湍流模型建立了流场数学物理模型.采用动网格技术对弹丸运动进行处理,在弹丸前后分别控制网格的生死.通过数值仿真得到了含炮口制退器膛口初始流场和膛口流场的数值分布,并对初始膛口流场和膛口流场的发展规律进行了讨论和分析.分析表明,流场数值模拟结果合理可信,该研究对膛口气流流动研究和炮口制退器设计具有指导意义.     

超大口径平衡炮膛口流场数值仿真与流动特性分析

基于有限体积法,采用二维轴对称标准k-ε湍流模型并结合动网格分层技术,以某大口径、高射速、大质量的平衡炮为例建立了膛口流场模型,利用二维轴对称气体动力学模型来计算弹前气体及膛口流场。模拟了膛口直径为480 mm平衡炮,在900 m/s发射速度下的膛口流场特性,仿真结果与试验中高速录像所拍摄到的燃气比较,结果符合相对良好。分析了膛口形成的马赫盘、冲击波等发展过程;并尝试了不含初始流场时情况与其作对比,发现初始流场对大质量、高射速的火炮膛口流场具有很大的影响,不可忽略。     

枪口噪声的声源和物理特性

本文首先对射手区的枪口噪声性质作了说明。用膛口流场结构和阻塞喷注噪声等理论,结合实验数据对枪口噪声源作了具体分析,提出并验证了膛口冲击波是枪口噪声的主要来源。通过实验研究对枪口噪声的诸物理特性如声功率、声压级、指向特性、时间特性和频谱等也作了较系统的分析,得到了一些膛口噪声独特的结论,并得出一些与阻塞喷注噪声相近的规律。     

高速弹丸穿越不同制退器时的膛口流场波系结构研究

基于二维非定常Euler方程,结合高精度Roe格式及结构化动网格技术,对弹丸从膛底飞离不同膛口装置过程中膛口流场的发展过程进行了数值模拟。数值计算结果清晰地揭示了光膛口以及分别加装开腔式和多孔制退器后膛口流场的不同波系结构,同时计算纹影图清楚地显示了其与弹丸相互作用及演变过程。计算结果与本课题组先前相关试验阴影照片相符。另外,根据数值流场结果,详细探讨了制退器降低后坐冲量的机理与膛口周围超压区域的分布,为制退器改进设计提供重要参考。     

某小口径火炮多功能膛口装置流场数值仿真

针对小口径火炮身管长度和后坐力与无人作战平台不匹配、传统膛口装置功能单一等问题,设计集制退、 消声、消焰为一体的多功能膛口装置,提出一种适用于该膛口装置的超压分布模型。采用截短型火炮身管,利用Fluent 软件建立2 维轴对称气体动力学模型来计算膛口流场;采用大涡模拟模型,使用Ffowcs Williams and Hawkings 方法 计算噪声变化情况,结果显示,该膛口装置的制退效率为70%,消音率为17.8%,制退效率与实验误差为14%,消 音率与实验误差为11%。数值仿真结果表明：该膛口装置能有效降低火炮后坐力,并且在射击时有良好的隐蔽性, 满足现代战争的需要。     

消焰剂对模块装药内弹道性能影响分析

结合模块装药的结构特点,分析了消焰剂具有良好作用效果的基本机理.试验验证了模块装药比药包装药具有更好地消除炮口焰的特点.针对消焰剂对内弹道的性能影响,建立了考虑消焰剂影响的经典内弹道数学模型,计算结果表明,所建立的数学模型可以定量分析消焰剂对内弹道性能的影响,为装药结构优化提供有力的分析手段.     

膛口高度欠膨胀射流中马赫盘对二次着火影响的实验研究

本文对小口径武器膛口高度欠膨胀燃气射流中马赫盘对燃气二次着火的影响作用进行了详细的实验研究。结果表明:作用时间较长的强马赫盘的存在是膛口高度欠膨胀射流中发生二次燃烧的主要原因:削弱马赫盘的强度,可以减弱甚至抑制二次焰。     

枪械(九)

枪口装置 枪口装置,又称膛口装置。安装在枪口,利用弹头出枪口后喷出的火药燃气对枪械产生某种作用的装置。根据功能的不同枪口装置可分为枪口消声器、枪口防跳器、枪口助退器、枪口消焰器、膛口引射器、空包弹助退器等。 枪口消声器 又称膛口消声器,是减小气流噪声的装置。枪械射击时的噪声源主要来自两个方面:弹     

一种新型炮口装置的膛口流场数值模拟

为研究一种新型炮口装置对火炮发射时膛口流场的影响,文中运用计算流体力学相关知识,采用包含动网格的膛口流场的二维非定常粘性可压缩N-S方程组进行模拟仿真。分析了在有无该装置的两种情况下,炮口流场的激波系结构形成与发展的过程。结果表明该新型膛口装置对弹丸出炮口后运动状态影响较小,炮口冲击波满足对环境及人员的要求。     

底排装置瞬态泄压过程数值模拟

为了研究底排弹出膛口到自由飞行阶段膛口流场发展过程以及弹丸底部参数变化,采用二维轴对称平均N-S方程和一方程S-A湍流模型研究了底排弹出膛口过程中近膛口以及底排装置内腔的流场特性。同时为了进行验证对比,研究了普通弹丸出膛口过程的近膛口流场特性,底排弹以及普通弹丸的运动通过FLUENT软件中网格的动态铺层得以实现。获得了清晰的外流场波系结构以及底排装置内腔的压力及温度的变化规律,计算结果表明,普通弹丸出膛口过程的近膛口流场波系结构与实验图片相符,证明了本文采用的数值方法的可行性,计算结果为底排装置内（燃烧室）固体燃料的非稳态燃烧过程以及固体燃料的力学性能的分析提供了丰富的数据参考,同时为膛口流场的研究提供了参考。     

含尾翼张开运动的膛口流场三维数值模拟

带尾翼稳定装置的弹丸,尾翼在张开过程中会受到膛口流场的强烈扰动,导致尾翼结构变形甚至损坏,致使弹丸不能正常飞行.因此有必要对含尾翼弹丸的膛口流场进行数值模拟分析.运用三维N-S方程结合FLUENT局部重构法,对弹丸飞出制退器以及尾翼张开过程的膛口流场进行数值模拟和分析;根据数值仿真结果分析了膛口流场对尾翼受力状况和运动状态的影响;所得结论对研究膛口气流流动,尾翼的结构设计及后效期有效张开具有一定参考意义.     

膛口装置之一·制退器篇

开篇语 膛口装置是安装在枪(炮)口的制退器、消焰器、消声器、助退器和防跳器等机械装置的总称。在谈膛口装置之前先了解一下枪(炮)弹射出膛口后发生的一系列负面效应是必要的。 据估算,在枪(炮)口处,火药燃气剩余能量约占火药总能量的45％,枪(炮)弹飞出膛口瞬间,有巨大能量的火药燃气也随之喷出,枪(炮)口处的燃气压力高达几百个大气压,温度近1800℃,膛口初速等于音速,在膛口膨胀区气流速度还可加速到超音速。这些