含纳米添加剂发射药的烧蚀性能研究

发射药内添加缓蚀剂是减缓火炮（枪）身管烧蚀、延长寿命的主要方法之一,由于其缓蚀效率高、工艺简单而越来越受到国内外武器研制者的重视并普遍采用。纳米材料由于其独特的物理特性,能否起到减缓高温火药气体的烧蚀作用,是以往所没有研究到的问题。为此,在制备含纳米添加剂发射药的基础上,利用半密闭爆发器烧蚀试验法,得到了含纳米添加剂发射药和某制式发射药的烧蚀数据,初步验证了纳米添加剂具有一定的缓蚀作用。药粒电子扫描电镜形貌图显示,纳米添加剂的加入不影响药粒的成型质量。     

身管对某发射药初速或然误差影响分析

初速或然误差是发射药的重要弹道性能指标,它的大小影响发射药内弹道性能的稳定性和再现性。为了分析身管对某发射药初速或然误差的影响,依据已经获得的该发射药初速或然误差的大量试验数据,利用数理统计方法对不同身管试验所得的结果分别进行了正态性检验、异常性检验和一致性检验。检验结果表明:试验数据呈正态分布、样本值均无异常值、样本总体方差相等而均值差有显著差异。得出了不同身管对发射药初速或然误差有显著影响的结论。可见,身管质量的一致性是影响发射药初速或然误差的因素之一。     

纳米SiO2对复合碳粉发烟剂性能的影响

试验研究了添加纳米SiO2的复合碳粉发烟剂的分散和干扰性能。结果表明，纳米SiO2可显著改善发烟剂的分散性，而且发烟剂的分散性随纳米材料含量的增加而增加。在发烟剂中添加纳米材料后，延长了烟幕的红外遮蔽时间。     

火炮身管延寿技术研究现状与展望

火炮身管延寿难题长期制约着其综合性能的进一步提升和作战效能的持续发挥，延长身管使用寿命成为现代化及未来战场的迫切需求。通过概括影响火炮身管寿命的主要因素，从改进发射药、身管内膛表面处理、优化弹丸和膛线设计、炮钢材料改进、磁控等离子体抗烧蚀技术等方面阐述当前用于火炮身管延寿的主要技术措施，总结相关技术的国内外研究进展，并分析国内在上述技术领域存在的短板。从明晰火炮身管内膛壁面的烧蚀磨损规律，遴选可行延寿方法并多措并举开展科研攻关以及探索并发展磁控等离子体抗烧蚀新技术等方面展望我国在火炮身管延寿领域未来的发展方向。研究成果可为发展火炮身管常规延寿技术提供思路，并为探索新型延寿技术提供启发，进而可为延长身管使用寿命、提升火炮作战效能提供参考和借鉴。     

身管烧蚀及缓蚀剂作用机理研究现状

身管烧蚀磨损严重限制了火炮性能的提高和服役年限的延长。为延长身管寿命、发展高威力火炮,需增强火炮身管的抗烧蚀磨损能力。从热冲击、化学侵蚀、机械磨损三方面综述国内外身管烧蚀机理的研究现状,分析认为烧蚀磨损的发生与加剧主要归结于热－化学－机械复合作用。在此基础上梳理缓蚀剂技术抑制身管烧蚀磨损的机理,指出纳米材料在缓蚀剂研制中的意义,无机氧化物和含氮有机材料在发射环境下可对身管内壁形成保护。对缓蚀剂的设计作出展望,为新型缓蚀剂设计提供有益思考。     

钝感三基发射药的燃烧性能

针对含水溶性组份硝基胍(NGu)的三基发射药,采用水相搅拌工艺制备出钝感发射药样品,进行了高分子钝感技术研究。通过扫描电镜研究了加入饱和剂和未加入饱和剂的两种钝感发射药样品的表面状态。结果表明,与未加入饱和剂的钝感工艺相比较,采用添加饱和剂的钝感工艺制得的发射药表面结构致密。采用可控点火参量模拟装置进行点火试验;在药室容积100cm3,装填密度0.2g.cm-3,点火压力10MPa的条件下进行了密闭爆发器试验;选用14.5mm弹道枪进行了内弹道试验。结果表明,钝感处理后的发射药样品点火延迟时间(6.86,5.72ms)延长,燃烧渐增性能增强,内弹道性能提高,且添加饱和剂的发射药性能比未添加饱和剂的优良。     

纳米硬质微粒对枪管内膛破坏机理的研究

利用5.8 mm弹道枪作为试验平台,通过在发射药内添加微量纳米硬质微粒的方法进行对比射击试验。结果表明,纳米硬质微粒对枪管内壁有极大的破坏作用,间接证明硬质火药残渣对枪炮管存在一定的破坏作用,并确定其破坏模式。可为今后的身管延寿技术研究提供一定的借鉴作用。     

射击过程中热影响及身管热控制措施综述

射击过程中高温火药燃气及弹带摩擦的热作用造成的热影响，如内膛烧蚀磨损、身管热应力、身管热弯曲、发射药自燃甚至膛炸，引起初速、射程、精度等丧失，严重限制了火炮性能的发挥，成为火炮威力提高的障碍。文中在简述各种热影响基础上，对目前采取的各种身管热控制措施按作用机理，从传热学的角度划分为隔热和冷却两大类，并对具体技术实现作了较详细阐述，同时就大口径自行榴弹炮身管主动冷却问题进行了讨论。     

发射药能量与做功能力之间的关系

为了更加准确和客观地评价发射药的能量参数,采用内能法计算了不同组分发射药配方的热力学参数,研究了发射药燃烧气体在身管武器中的膨胀做功能力与热力学参数的相互关系。结果表明,发射药燃气产物的热力学性质对其膨胀做功具有较大的影响,传统的火药力或潜能能量参数与做功能力之间的关系并非完全一致。发射药在气体膨胀比大的武器上应用时,做功能力与潜能较为一致;在气体膨胀比小的武器上应用时,做功能力与火药力较为一致。     

一种低烧蚀高渐增性发射药的研究

采用“浸渍-钝感”工艺制得改性单基发射药.用烧蚀管试验表征了该发射药的烧蚀.采用密闭爆发器研究了该发射药的静态燃烧性能,以857-30 mm制式弹道炮研究了发射药在膛内的动态内弹道性能.结果发现,与制式单基发射药相比较,制得的改性单基发射药的烧蚀量降低了16.4％,燃烧渐增因子P,由0.035提高到0.445,初速从8...     

Research on Effect of Adding Nanomaterial to Propellant on Gun Barrel

The barrel lifes of three small caliber rifles were tested by using the propellant with nanomaterial and the standard propellant respectively. The test results show that the service life increases observably due to adding nanomaterial to the propellant. Then, the influence of the nanomaterial on the tube was researched by splitting the two barrels tested and detecting their inner surfaces. It was found that the erosion of the barrel bore is reduced observably by using the propellant with nanomaterial. And it makes the volume and the size of the gun chamber change less. Therefore, the barrel life can be prolonged by adding the nanomaterial in the propellant.     

典型使用条件对大口径机枪枪管寿命影响研究

大口径机枪枪管寿命与使用方式、使用条件密切相关,研究使用条件对大口径机枪枪管寿命的影响问题对于安全、有效地使用该类武器具有重要意义。选择环境温度、冷却周期射弹总量和换弹箱停留间隔时间3个使用条件,采用枪管热-弹耦合有限元模型计算枪管铬钢结合部位瞬态应力,使用局部应力-应变法计算枪管铬钢结合部位寿命,分析使用条件对枪管使用寿命的影响情况。进一步采用实物寿命试验验证使用条件对枪管使用寿命的影响,获得了定量影响规律,建立了环境温度、冷却周期射弹量、换弹箱停留间隔时间与寿命关系近似模型,为科学地使用该类大口径机枪提供了参考依据。     

关于坦克炮身管的剩余寿命评估

以评估坦克炮身管的剩余寿命及合理确定身管报废时机为研究目的，从火炮寿命的基本概念出发，分析了坦克炮身管寿命评定问题的特殊性，归纳出坦克炮身管剩余寿命评估的理论基础。在身管使用寿命期内，弹道特性及身管安全性的变化源自于身管内膛的烧蚀与磨损，所以身管寿命与身管内膛的形态变化有相关关系。建立了以基础性、替代性、及辅助性判据组合的身管寿命评定准则，提出了剩余寿命评估操作模式。     

Analysis of Heat Transfer in Actively Cooled Compound Gun Barrel

when a gun fires, a large amount of heat is brought in the barrel. Erosion/wear and security problems(self ignition of the propellant) associated with this high thermal energy have to be solved owing to the use of higher combustion gas temperature for improved cannon performance and firing at the sustained high rates, Barrel cooling technologies are the effective measures for addressing this issue, In view of the importance of having knowledge of the heat flux, an approach to calculate heat flux based on measurements was presented and validated. The calculated heat flux is used as the inner boundary condition for modeling heat transfer in a 155 mm mid-wall cooled compound gun barrel, Theoretical analysis and simulated results show that natural air cooling is dramatically slower than the forced liquid mid-wall cooling, accordingly wear life of actively cooled barrel is increased and barrel overheating is prevented,     

一种基于响应面法的火炮身管设计参数灵敏度分析计算方法

火炮身管在弹丸发射时反复承受着高温高压火药燃气的冲击载荷,为提高火炮身管的安全性,研究其可靠性具有重要的现实意义。以火炮身管为研究对象,考虑几何和载荷参数的随机性,对其进行参数化建模,通过混合模拟(有限元、蒙特卡罗、响应面三者结合)的方法,通过引入参数灵敏度分析,定量地判定出随机参数对结构响应的影响程度。该方法计算量小,拟合精度高,速度快,可为身管设计提供帮助。     

基于CFD 技术的火药气体作用系数计算

火炮反后坐装置设计需要确定火药气体作用系数。为准确计算火药气体作用系数,提出一种基于CFD技术的火药气体作用系数的数值计算方法。选用某火炮不带炮口装置为算例,在Fluent前处理软件Gambit中建立流场计算模型,监测身管受力,得到后效期内炮膛合力的冲量,求得火药气体作用系数。将仿真计算值与经验公式、理论公式和实验值进行对比分析,并对该方法的正确性进行验证。对比分析结果表明,基于CFD技术的火药气体系数计算值准确可信。     

基于铬层与基体结合部疲劳损伤的转管机枪身管寿命预测研究

为预测身管寿命,采用热-固耦合场理论、冲击疲劳理论和疲劳累积损伤理论,提出基于身管铬层与基体结合部疲劳损伤的身管寿命预测方法。以3管转管机枪的身管寿命为例,建立有限元模型,计算铬层与基体结合面的耦合应力,预测身管寿命,理论计算与试验结果进行了对比,数据基本吻合;分析身管镀铬层厚度对身管寿命的影响。研究结果表明：铬层与基体结合部的疲劳损伤寿命基本决定了身管的寿命,证明所提寿命预测方法是可行的;适当增加镀铬层厚度,可以提高身管寿命。     

基于镀层界面剪切疲劳损伤的枪管寿命预测研究

为研究枪管内膛损伤机理、提高枪管寿命,提出了基于枪管镀层界面剪切疲劳损伤累积的枪管寿命预测方法。根据身管镀层剪切失效理论和疲劳损伤累积理论,建立了热压耦合应力作用下的枪管镀层界面剪切失效模型。以某5.8 mm小口径步枪枪管为研究对象,计算一个冷却周期150发 弹连续射击过程中的枪管界面剪切应力,结合随温度变化的枪管材料抗拉强度数据对枪管寿命进行了预测。研究结果表明：预测结果与寿命试验结果高度吻合,验证了寿命预测模型的可行性与正确性;以镀层界面剪切疲劳寿命来预测枪管寿命是有效的,镀层界面剪切疲劳失效是导致枪管寿终的重要原因。     

基于人工神经网络的铣削加工变形预测模型

针对零件铣削加工变形难以在线检测的难点,提出了一种基于神经网络的加工变形在线预测方法,通过正交试验方法设计试验方案,进行了不同铣削参数条件下的铣削试验,以试验数据为训练样本建立了基于BP神经网络的铣削加工变形与铣削参数关系的预测模型。通过生产试验验证,此模型在样本参数覆盖范围内的模型精度可达99.56%、在覆盖范围外的模型精度高于95.47%,说明该神经模型能定量的反映出铣削参数与加工变形之间的关系。