火炮振动与射击密集度实验方法研究

大口径火炮炮口振动响应是影响火炮射击密集度的关键参数之一.目前还没有一种理想的实验测试系统能得到炮口振动位移和速度测试值.为了研究火炮振动和射击密集度相关性,分析了大口径火炮炮口振动响应实验测试现状,提出了大口径火炮摇架俯仰振动角位移是联系火炮振动与其射击密集度的可监测实验测试敏感量的观点.给出了实验测试方法和实验测试步骤,采用RecurDyn多体动力学仿真软件进行了刚柔混合动力学模型计算,模型仿真计算和实验测试结果初步验证了该试验方法的有效性.     

射速对顶置武器站连发精度的影响

为获得射速对某型顶置武器站连续射击精度的影响规律,分析射速对武器站连续射击炮口扰动的影响规律。运用虚拟样机技术,借助三维建模软件SolidWorks以及动力学分析软件RecurDyn,建立了路、车、炮一体化动力学模型,并对车载顶置武器站在不同射速的条件下分别进行了停止间和行进间连续射击的动力学仿真。仿真结果表明:通过分析武器站炮口振动特性的曲线,得到了不同射速下炮口振动特性规律,可为国内顶置武器站的研制设计和改进升级提供理论借鉴和技术参考。     

炮口振动测试方法及实践

炮口振动测试对提高火炮射击密集度具有重要指导价值。在实际测试过程中,火炮炮口振动的测试有许多不同的方法和测试仪器设备,这些测试方法和测试仪器设备都各有优缺点,针对炮口振动测试的几种不同测试方法,根据4种不同测试原理传感器和炮口测试设备的不同特点,进行说明和比较,并就不同传感器的测试方法在实际测试中的应用实例进行了分析和综合阐述,能够进一步了解火炮炮口振动测试的方法,为火炮射击时炮口振动测试提供了一定的应用参考。     

大口径火炮反后坐装置及定向栓空间布置对炮口振动影响研究

大口径火炮发射系统总体结构布置是影响发射系统性能的关键之一,其决定着火炮架体结构设计和关键指标实现。火炮架体、反后坐装置和定向栓及其空间布置是火炮结构的重要组成部分,是发射系统实现射击精度的结构基础。开展大口径火炮发射系统反后坐及定向栓空间布置对炮口振动影响研究,从总体结构布置出发降低炮口振动,是从火炮结构设计角度提高火炮射击精度的重要研究内容之一。通过建立某大口径自行炮全炮的有限元模型,采用动力学方法仿真得到了全炮动力学响应,包括炮口点振动速度和角速度、前套箍受力等。分析了该自行炮反后坐装置及定向栓布置对炮口振动影响,结果表明,采用双定向栓设计能够减小炮口左右方向振动速度和角速度、减小前套箍受力;采用双定向栓和反后坐装置对称布置方案能够减小炮口振动量。该研究为优化大口径火炮火力系统方案提供了理论和工程技术参考。     

小口径高射速火炮身管弯曲计算仿真系统设计

小口径高射速火炮身管弯曲计算仿真系统,其火炮身管弯曲计算数据分析包括自重弯曲及热弯曲.身管弯曲量计算则通过计算炮口截面最大转角、身管最大挠度及炮口角完成.在火炮射击前,可预先测量身管上下表面温差,应用该仿真软件计算炮口弯曲量,并根据计算结果对射表作出适当修正,从而显著提高武器系统的射击精度.     

基于短时傅里叶变换的高射速火炮弹丸出膛时刻测试方法

高射速火炮由于射速高及连发时炮口连续火焰等影响,传统的出膛时刻检测方法已经失效。通过分析高射速火炮弹丸的回波信号特性,提出基于短时傅里叶变换的弹丸回波分析方法,给出了相应的窗函数、窗口宽度、帧移长度关键参量的设计原则。通过理论分析和实测数据验证了该方法可以得到射速在7 500发/min的高射速火炮近似的系统时间零点,同时为获取精准的系统时间零点奠定基础,并为工程应用提供有益的参考。     

某高射速多管炮刚体动力学建模仿真

利用三维建模软件SolidWorks建立了某高射速多管炮的三维实体模型,通过接口程序将实体模型导入ADAMS中,建立了某高射速多管炮的刚体动力学模型。该模型由身管自动机组件自动机、炮架、弹鼓、供弹接口系统组成。在此基础上实施动力学仿真计算,对仿真结果和实验结果进行了对比,给出了高射速武器射击过程炮口振动曲线。     

高射速火炮连发弹丸回波的降噪方法研究

由于高射速火炮弹丸连发时会在炮口产生持续的火光,使得红外传感器容易造成误判和漏判,其他现有的弹丸出膛时刻获取方法也均已失效。针对此问题,文中通过对回波信号进行短时傅里叶分析,根据信号的短时谱图,提出了最小统计噪声估计降噪算法,可以有效降低炮口连续的火焰噪声,并通过对实测信号处理验证了算法的正确性和可行性,为高射速连发弹丸出膛时刻参数的提取和初速的测量工程实现奠定基础。     

大口径牵引火炮改装灌注轮胎后射击稳定性研究

为研究灌注轮胎对火炮射击稳定性的影响,通过对炮膛合力、驻退机力和复进机力进行分析,建立全炮模型的各主要构件间的拓扑关系及对应的自由度;并在ADAMS进行火炮动力学仿真,得到不同射击角度火炮动力学特性曲线。仿真结果表明:灌注轮胎不仅不会对大口径牵引的射击稳定性产生影响,而且提升了火炮的射击精度。     

在炮架上测试炮口制退器效率的方法

在不具备自由后坐台架试验条件时,在炮架上测试出炮口制退器效率。通过对火炮制退后坐射击过程、火炮自由后坐试验过程、炮口制退器效率计算公式和测试方法的分析,针对在装和不装炮口制退器两种情况,在炮架上直接进行全装药的制退后坐射击试验。分别测量后坐阻力-时间、后坐阻力-位移数据。后坐阻力对时间进行积分求得火药气体对火炮后坐部分的冲量,进而求得自由后坐动能,据此求得在全装药条件下的炮口制退器效率。     

膛口装置对双联自动机弹丸飞行姿态影响研究

为研究双自动机并联发射时膛口气流对弹丸出膛口后飞行姿态的影响,设计了新型炮口装置.对某双自动机并联发射时膛口流场进行数值模拟,结合膛口流场模拟结果分析了带炮口装置前后膛口流场对弹丸出膛口后运动姿态的影响.未装炮口装置时因膛口流场影响弹丸产生的偏移速度为2.586 m/s,安装新型炮口装置后弹丸偏移速度为1.564 m/s.新膛口装置可显著减小膛口气流对弹丸出膛口后运动姿态的影响,有利于提高武器系统的射击精度.     

热身管下小口径枪弹弹头壳材料对其膛内运动的影响规律

针对95-1式自动步枪多发射击过程中枪管温度过高、射弹散布变大的现象,以5.8 mm枪弹为研究对象,开展热身管下不同弹头壳材料对其膛内运动的影响规律研究,并通过射击试验进行验证。基于传热学基本原理,借助有限元手段建立多物理场耦合下弹头膛内运动模型。研究结果表明：常温时铜弹头壳弹头膛内摆角小于覆铜钢弹头壳弹头,增幅随身管温度升高明显;相同膛压条件下,铜弹头壳弹头出膛口速度低于覆铜钢弹头壳弹头,在射击30发和60发后,铜弹头壳弹头出膛口速度随着身管温度升高分别减小2.2 m/s、1.8 m/s,膛内运动时间增加2.6μs、4.7μs,覆铜钢弹头壳弹头出膛口速度分别降低0.7 m/s和增大1.4 m/s,膛内运动时间减小1.7μs、0.8μs;所得研究成果可为轻武器弹药设计提供理论参考。     

某大口径轻武器射流噪声的小波分析与数值模拟

针对某带膛口制退器的大口径轻武器射流噪声问题,在实验研究和数据分析基础上,对膛口噪声的气动特性进行探究。利用小波分析方法对实验测得的噪声数据进行分析,将膛口冲击波与膛口脉冲噪声的波形加以区分;采用计算流体力学与计算气动声学耦合算法对膛口噪声进行数值模拟,并将测点位置的噪声数值模拟结果与实验结果进行对比分析,验证该计算方法的可行性;分析了膛口制退器内的激波分布及带膛口装置的膛口噪声场指向性分布。研究结果表明：膛口噪声成分复杂,频带宽且声能较高,膛口制退器引起膛口周围流场的侧向分流,从而影响膛口噪声的指向性分布。     

射击频率对金属风暴武器系统内弹道性能的影响

针对金属风暴武器的特点,描述了金属风暴武器系统内弹道物理过程,以发射某枪弹为例,讨论了射击频率的变化对金属风暴武器系统内弹道性能的影响规律。研究结果表明射击频率越高,前发弹与次发弹之间的内弹道耦合现象越强烈,并会影响到弹丸出膛口参数和射击精度。     

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。     

基于Kriging模型的武器站炮口扰动优化

炮口扰动是影响顶置武器站射击精度的重要因素。为研究抑制炮口扰动的技术途径,基于有限元理论建立顶置武器站刚柔耦合动力学模型,并通过射击精度试验验证了该模型的准确性。以炮口扰动综合函数为优化目标,构建顶置武器站炮口扰动优化设计模型,应用Kriging序列优化算法实现优化问题的求解。仿真结果表明,考虑部件柔性变形的有限元模型符合真实系统的振动特性,Kriging序列优化算法能够快速有效地用于武器站炮口扰动优化问题的求解。寻优得到的全局最优解,能使顶置武器站炮口扰动得到有效抑制。     

大口径线膛炮炮口振动位移测量方法

针对大口径线膛炮发射瞬间身管会发生扭转给炮口振动位移测量带来影响,提出了一种利用高速摄像技术测试大口径线膛炮炮口振动位移的方法。根据大口径火炮炮口振动特性,选择将平面镜架设于火炮前方,利用高速摄像机拍摄平面镜反射的带有标记的炮口运动图像,通过基于亚像素的数字图像处理技术实现炮口振动位移的高精度测量,该方法可将炮口振动位移从身管扭转位移中分离出,消除线膛炮身管扭转对测试结果造成的影响,提高炮口振动位移的测试精度。通过实弹射击,得到了平角射击条件下某155 mm火炮炮口的振动位移量,验证了该方法的有效性,为后续大口径线膛炮炮口振动位移测量提供了依据。     

水下枪械膛口速度的统计试验及其结果分析

为研究水下枪械弹丸出枪口的运动速度变化规律,提出了一种膛口速度测试的新方法:在距枪口3 m内,采用一对标准线圈靶,在多个位置点对弹丸进行多次重复测量,并以各位置点的平均速度进行拟合,再反推到枪口,得到枪口速度及弹丸在距枪口3 m内的速度变化规律.该方法避免了常规多个线圈靶同时测量时由于各线圈靶的动态特性不一致而造成的测...     

基于线圈式地磁传感器的高速旋转弹转速测试

针对高速旋转弹的转速高、在姿态参数测试中误差随时间积累较快的难点问题,采用基于薄膜线圈式地磁传感器的转速测试系统对某型号子母弹子弹进行了实弹测试．将获取的传感器实测数据经小波函数滤波降噪,平滑曲线,然后运用法拉第电磁感应原理进行处理,得到了子弹散射过程转速曲线,清晰展示了弹丸的全弹道转速运动规律,并与实弹测试时的遥测结果相吻合．     

脉冲修正弹药横向修正能力研究

以某脉冲修正迫击炮弹为研究对象,分析了矩形脉冲推力模型的推力效率与发动机工作时间和转速的关系;并基于小扰动理论分析了发动机冲量与攻角最大幅值的关系。在弹体稳定情况下,脉冲冲量越大,弹丸产生速度越大,修正效果越好。最后考虑出炮口速度误差、射角误差和弹重误差,用蒙特卡洛法模拟打靶,得出了异冲量和同冲量两种方案的平均横向修正距离分别为385.8 m和335.9 m;同等工作情况下,异冲量方案横向修正距离优于同冲量方案。