炸药装药发射安全性模拟试验方法研究

介绍了炸药装药发射安全性模拟试验方法的研究概况,论述了膛压冲击试验装置和落锤冲击试验装置的设计原理、结构特点和试验方法.试验结果表明,膛压冲击试验装置能够模拟火炮膛压变化过程,炸药装药的受力过程接近发射实际情况;落锤冲击试验装置能够近似模拟膛压曲线,但其曲线的重复性好.2种模拟试验装置各有特点,都能模拟膛内发射的主要力学过程.试验者可根据研究需要来选定不同的模拟装置.     

基于流固耦合的某摆膛炮膛管间隙研究

针对摆膛炮在一定射弹量后卡膛无法正常供弹的问题,为确定某摆膛炮摆膛和身管之间的合理间隙,通过温度场理论计算得到结构模型初始参数; 利用流固耦合和动网格仿真模拟弹丸发射及装弹过程中该发射装置身管、摆膛传热过程; 采用有限元热-应力模块研究该炮在五连发的高温高压下摆膛和身管间隙位置的形变位移。利用该方法,在该火炮连续发射5发的条件下,获得了摆膛和身管关键位置的温度变化情况; 采用热-应力有限元计算得到了膛管形变位移,确定了两者间隙的合理范围。     

衬套径向间隙部位火药气体压力计算

转膛炮依靠转膛体中的衬套前后移动与身管衬套尾端密闭火药气体,因此衬套与转膛体衬套孔之间应有一定径向间隙.该间隙部位的火药气体压力大小直接影响到转膛体的强度较核,从间隙流出的部分火药气体还影响到弹丸的初速.根据某转膛炮转膛体与衬套的实测径向间隙,应用气体动力学方程,分别计算出了衬套各个环形槽部位的火药气体压力,并对该部位的转膛体强度进行了校核,其应变计算值与射击时测试的应变值比较接近,为转膛体结构设计提供了理论依据.     

坦克周视镜磁性液体密封的设计与实验研究

坦克周视镜的密封一直是一个难题,为了解决这一密封问题,采用了磁性液体密封,根据要求设计了磁性液体密封的具体结构,计算了密封间隙内磁场的大小及其分布,从理论上分析了磁性液体密封结构的耐压能力.实验结果表明,所设计的磁性液体密封结构合理,在耐压实验、高温实验、低温实验、盐雾实验、淋雨实验、湿热实验等条件下密封性能良好.     

大直径大间隙磁性液体静密封的实验研究

某些特殊的应用场合尤其是军工领域中需要使用磁性液体来解决大直径大间隙条件下的静密封问题。本文设计并组装了磁性液体"O"形圈的直径大于390 mm,间隙分别为1.1 mm,1.5mm,2.0 mm和2.5 mm的磁性液体静密封结构以及对其进行耐压实验的实验台。在该实验台上,分别测量了不同间隙的密封结构在多种磁性液体注入量下的密封耐压值,使用不同的磁性液体时的耐压值以及不同温度下的耐压值。结果表明:对应于4种密封间隙,本密封结构的最大耐压值分别为通常情况下耐压值的20%,13%,8%和4%,合适的磁性液体注入量分别为70 mL,70 mL,120mL和120 mL;且在温度范围为20~120℃的条件下工作时对温度变化不敏感。     

火箭发动机与尾翼座共用尾翼结构在高膛压火炮膛内间隙影响因素

针对高膛压火炮发射时张开式尾翼座的膛内间隙影响因素及变化规律,基于有限元分析软件LS-DYNA对弹尾采用共用尾翼结构的典型增程类弹药膛内过程开展数值模拟。获得弹丸膛内每时刻的动力学响应,其中出炮口速度、转速与试验数据吻合较好。分析了共同尾翼结构中发动机壳体在不同屈服强度和预紧力加载下膛内发动机支座、壳体与战斗部底座的轴向压缩量及各尾翼片与底座的间隙变化。结果表明：膛内发动机支座、壳体与战斗部底座的轴向压缩量在膛内先增大、后减小,与膛压-时间曲线趋势一致;发动机壳体轴向压缩量对间隙影响最大,在总压缩量中占比达78.2%;发动机壳体屈服强度降低至800 MPa时,共用尾翼结构弹性变形引起的总压缩量已超过尾翼与战斗部底座间隙,导致尾翼片磕碰底座;螺钉预紧力异常加载下各尾翼片与底座的间隙在膛内不再同步,间隙相差最大达初始间隙的17.3%,因此各尾翼片与底座磕碰时产生深浅不一的痕迹。该研究成果可为采用共用尾翼结构的增程类弹药在膛内结构强度故障预防及分析提供参考。     

转膛自动机驱动机构闭气性能及可靠性建模分析

为解决转膛自动机驱动机构的闭气问题,以瞬时流量作为闭气性能指标,分别针对转膛衬套轴向间隙和转膛衬套与身管衬套径向间隙的漏气模式,分析了内部间隙、端面压力等共因变量的动态变化过程,并建立了气室模型和粗糙表面流量模型,得到相应的闭气性能函数。通过设计参数的随机性假设和灵敏度分析,确定了单边间隙、膛压、弹性模量3个关键设计参数,应用Box-Behnken试验设计方法建立了带交叉项的时变二次响应面模型,计算得到不同瞬时流量阈值下的闭气可靠度。分析结果为转膛自动机驱动机构的可靠性设计优化提供了理论依据。     

锥膛炮内弹道建模与仿真计算

为了解决锥膛炮内弹道的建模仿真问题,在经典内弹道理论基础上引入了有限元分析方法和修正次要功系数方法。根据锥膛炮炮膛和弹丸的结构特点,将锥膛炮的内弹道过程分为第一直膛时期、锥膛时期和第二直膛时期。在运用LS-DYNA软件对锥膛时期弹丸裙环变形进行有限元分析的同时,结合MATLAB软件对其内弹道进行了建模仿真,得出了该锥膛炮内弹道时期膛压—时间曲线、速度—时间曲线。通过与全直膛炮的内弹道计算结果和试验结果比较,证明了所给方法的可行性。     

制退活塞间隙密封效能分析

为研究制退活塞与制退筒之间的间隙密封效能,以节制杆式制退机为研究对象,通过Fluent流体仿真软件对制退活塞与制退筒之间的高压间隙密封进行了仿真分析,得到了制退机工作腔的液体泄漏率与进口压力之间的关系,并分析了5种不同形状的环形密封槽对间隙泄漏量的影响,得到了倒梯形密封槽密封效果最好的结论,并得出影响密封槽内涡流大小与高压射流流向的重要原因是密封槽壁面与射流的方向。研究结果为制退活塞间隙减小泄漏的设计提供了一定的理论基础。     

大间隙多级磁源磁性液体密封的实验研究

在某些特殊应用场合尤其是军工领域中要求采用磁性液体密封技术解决大间隙条件下的密封问题。为了提高和验证大间隙条件下磁性液体密封性能,设计了一种多级磁源磁性液体密封结构;实验研究了0.4 mm、0.5 mm、0.6 mm、0.7 mm不同间隙高度下其密封性能与自愈合性能,并将其与单级磁源磁性液体密封的理论耐压值进行了比较、分析和讨论。结果表明：多级磁源磁性液体密封的耐压能力与自愈合能力随着密封间隙的增大而减小;对应于4种不同高度的间隙,多级磁源磁性液体密封的耐压能力分别为单级磁源磁性液体密封耐压能力的4.8倍、3.8倍、2.8倍和2.5倍;大间隙多级磁源磁性液体密封具有良好的自愈合能力。     

125底火强度试验模拟装置通过工厂鉴定

西安8以厂调制的125底火强度试验模拟装五，近日在本厂通过工厂设计鉴定。该装置能真实地模拟底火在火炮射击过程中的受压状态，尚属国内首创。该装置在设计中解决了许多技术关键，例如采用独特的双药室可控泄压结构，使P—t曲线高压峰值持续时间得到可控；高强度的结构设计和特殊的闭气密封结构，保证了膛压《高峰值可达612MPa；特别的安全装置，用电发火机构达到安全泄压目的；仿火炮炮尾结构，保证了底火击发受力状态与火地相当。在工厂鉴定会上，来自军方和兵器工业的专家认为，该装置的研制成功，使底火强度试验费用减少80％，解决了…     

大口径火炮发射装药点传火模拟试验装置的研究

设计了一种大口径火炮发射装药点传火系统的模拟试验装置,用于测定大口径火炮装药点传火实体的燃烧特性。通过在该模拟试验装置上进行不同点传火结构方案的试验研究,筛选优化出点传火结构方案,进行了装药内弹道验证试验,测得膛压曲线光滑,压差曲线呈衰减状。实验说明该模拟装置,可以对不同点传火结构方案进行对比、筛选,为大口径火炮装药点传火结构设计以及火炮射击试验初期的安全评估,具有指导作用。     

沟槽式密封衬套结构性能分析

沟槽式密封衬套多用于转膛炮和埋头弹火炮,其密封性能直接影响弹丸初速和部分零件的强度校核,为了研究其密封性能影响因素,应用FLUENT软件对多种衬套结构进行仿真计算,以缝隙入口质量流量和缝隙区域平均压力作为评判依据,对比分析了沟槽位置、间距和尺寸对密封性能的影响。结果表明,沟槽越靠近缝隙入口,密封效果越好,在密封间隙为0.1 mm的情况下,截面尺寸为2.0 mm×2.7 mm的沟槽的密封效果要优于截面尺寸为3.0 mm×5.5 mm的沟槽,使沟槽远离缝隙入口或者适当增大沟槽尺寸均可以降低缝隙区域的平均压力。研究结果可以为沟槽式密封衬套的结构设计提供参考。     

铜柱测压器分级鉴选装置研究

为了对1 cm²旋入式铜柱测压器进行分级鉴选,设计一种专用测压试验装置,通过膛内扩容减压的方法,提供满足试验要求的压力源。通过内弹道过程分析,结合腔室流量方程,建立了该测压装置内弹道数学模型。通过仿真,分析了火药燃气在膛内与集气室间的正向流动和回流过程,以及各腔室压力变化过程,分析了高压集气室初始容积、导气孔位置对腔内最大压力的影响。在已知参数条件下,高压集气室内最大压力可调节至约39.0 MPa,与试验结果对比,最大偏差为4.9%,满足旋入式测压器分级鉴选试验要求。     

常见膛线质量问题对火炮的影响及工艺措施

机械拉削身管膛线时存在的主要质量问题是偏线、膛线起点不均匀和波纹。偏线较多发生在膛内起点部位。膛线起点不均匀产生的主要原因是：镗出的坡膛孔对炮膛轴线偏心、坡膛的椭圆度及刀头套表面与炮膛的间隙过大,使所定的刀具位置在圆周上不齐。振动波纹的出现是因为拉刀头的导向部磨损或调整不当,以及与炮膛的配合间隙过大,因而在膛线底部产生波纹。对火炮射击过程的影响进行了分析。从工艺角度提出了解决这些质量问题的措施。     

双管联动自动机留膛弹问题解决方法浅析

双管联动自动机因工作原理所致,停止射击后必然有一侧身管中有一发炮弹留在膛内。火炮在连续射击过程中,由于高温、高压及高速流动的火药气体所引起的身管壁温升高,有可能导致弹药在留膛时发生自燃现象,造成机毁人亡的灾难。此外在行军状态或在战备状态,弹膛内有一发实弹,对战士造成心理危惧等不安全因素影响。通过分析该原理自动机的工作原理和运动特点,提出了一种解决留膛弹问题的思路。     

埋头弹火炮活动药室的组合自紧密封设计

针对埋头弹火炮活动药室端部接触面上气体密封问题瞬态高压的特点,设计了一种新型的组合自紧式密封系统。介绍了这种密封系统的结构,分析了其工作机理,并给出了强度校验及可能存在的气体泄漏量计算方法。该系统得到了实验验证,成功地为此类问题提供了解决方案。     

高压电极电场的数值模拟

高压电极静电场的数值模拟,采用有限单元法,利用ANSYS电磁场分析的波前法求解.其结构采用对称结构.并根据数值分析结果对影响高压电极电场的高压电极及均压环间纵向间隙、高压电极与铁轭、侧壁间横向间隙,及侧壁倒角和高压电极与外接导线间的倒角等参数进行优化设计.应用表明,该方法行之有效.     

动叶围带顶部泄漏对冲击式涡轮气动性能影响的研究

短叶片冲击式涡轮采用带冠结构以减小动叶顶部间隙的泄漏,同时为了减小围带与涡轮外壳间隙泄漏,在叶冠围带处增加密封结构。密封内部流动比较复杂,对涡轮性能影响较大。通过对某超声速涡轮进行的三维模拟,对比不考虑间隙涡轮与考虑密封间隙涡轮(不同密封间隙)整体性能,分析密封间隙对涡轮内部流动的影响。     

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。