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.     

基于红外区截法的高炮射弹初速测量技术研究

针对高炮初速闭环校射中炮弹初速测量的需要,研究了利用红外区截法实现高炮射弹初速实时随动测量技术。在炮口后效区设置两个相邻的光电靶,利用炮弹出炮口飞行时对红外线信号的遮挡效应,检测炮弹经过两个光电靶的时刻,经过解算得到射弹的炮口初速。经外场实弹射击试验证明,该技术可在后效区内实现射弹初速测量。     

弹丸初速膛口激光实时测量系统研究

了利用激光与光纤技术的弹丸初速膛口实时测量系统；创造性地设计了安装于炮口的光强度调制器；研究了能克服火药气体的光学污染和炮口各元件耐高温、高太及抗强冲击等关键技术问题，得到了有价值的实验数据，为系统的工程化打下了良好的基础。     

喷管气流反推技术在改善机枪射击精度中的应用

为了改善机枪系统射击精度,将喷管气流反推技术应用于某12.7 mm重机枪系统,在枪管不同位置设计喷管,并设计了3种喷管工作方案进行比较。根据相关实验数据,建立了准确的机枪系统刚柔耦合动力学模型并进行计算,获得了弹头出膛口瞬时膛口响应。根据外弹道理论,对射击距离100 m弹头散布进行计算,对比了不同喷管作用形式对机枪系统射击精度的改善情况。研究结果表明：喷管以力矩形式作用于枪管时,弹头出膛口瞬时高低方向位移、射角、速度扰动波动小,射向一致性高,对应的散布圆半径R₅₀改善72.3%左右,可有效改善机枪系统射击精度。     

基于炮口脉冲噪声信号的射速测试方法研究

根据炮口脉冲噪声与发射弹序相一致的特性,提出了从脉冲噪声测试曲线中提取弹丸发射速度的非接触式测试方法。通过采用小波分解对火炮脉冲噪声测试曲线进行分析,自动识别弹序和计算射击速度;通过仿真3 种典型单发炮口脉冲噪声信号,分析了测试最大射速及其影响因素;对某自动步枪射击实验进行了分析,研究了测试位置对测试结果的影响。仿真和试验表明,本方法可获取火炮真实射速,测试射速能达到10 000 发/ min 以上,具有判别准确率高、操作方便等特点。     

弹丸初速可调的电磁轨道炮对空射击策略

基于电磁轨道炮射弹速度可调的特点,研究其对视距内空中目标的射击策略。建立弹丸六自由度外弹道运动方程组以及弹丸对空中目标单发射击、全航路连续射击时的命中概率模型,系统分析单发射击、全航路连续射击下目标距离、弹丸初速对命中概率的影响。结果表明：单发射击下弹丸初速越大,目标命中概率越大;全航路连续射击下,累积命中概率随着弹丸初速增大,整体趋势上先增大、后减小,但存在局部阶跃下降现象;由近及远、有效射程内单发命中概率最大、射击远界上多发同时弹着的全航路平衡射击策略可兼顾全航路累积命中概率和舰炮打击成本,以较小的打击成本获得较优的作战效能。     

某车载榴弹炮射击密集度超差因素分析

利用理论分析和实弹射击试验研究相结合的方法,对某车载榴弹炮的射击密集度超差因素进行探讨研究。通过对某车载榴弹炮射击密集度超差因素进行摸排分析,得到了炮口初速和上架联接螺栓松动是该炮射击密集度超差的主要原因。为了验证摸排结果的正确性,利用所建立的炮口初速影响密集度模型和螺栓松动影响炮架刚度模型进行理论层面上的推断,通过密集度试验,其结果与理论预测值也基本一致。     

某型舰炮增加射程可行性分析

火炮射程是舰炮武器系统的重要战术性能指标,提高火炮射程可以有效提高舰炮的作战性能。在对某舰炮武器系统结构不做大的改动条件下,通过对比、分析与计算提出了通过提高弹丸初速来增加火炮射程的技术途径。分析了提高弹丸初速对火炮结构的影响,并提出了相应的解决方案。通过分析弹丸初速提高后对炮口动能和反后坐装置的影响,对弹丸初速提高后火炮结构的适应性进行了分析。分析结果可为该型舰炮的改造和设计研究提供参考。     

弹道枪水下全淹没式发射膛口流场演化特性的数值模拟研究

为了解弹道枪水下全淹没式发射膛口流场的演化特性,搭建水下射击实验平台,运用直接摄影法捕捉其膛口流场演变的全过程。实验发现：在弹头出膛前,弹前水柱已经在膛口空化产生水蒸汽;弹头出膛后,膛内燃气流出并与水蒸汽掺混,将弹头包裹;弹头远离膛口后,燃气射流继续膨胀,头部呈锥形;弹头表面不断空化产生水蒸汽,形成超空泡,同时在弹头尾部会留下细长的气柱。在实验基础上建立二维多相流模型,采用流体体积函数多相流模型和标准k-ε湍流模型,结合动网格及用户自定义函数技术,对实验工况进行数值模拟。结果表明：弹道枪水下全淹没式发射时,高度欠膨胀的火药燃气出膛口后,形成了包含两个瓶状激波的复杂波系结构;弹头出膛后,在膛口流场区域内不断加速,随着弹头远离膛口流场区域,弹头速度不断衰减。     

基于组合模型预测火炮初速的研究与应用

火炮初速决定着在复杂战场环境中能否准确打击敌人,而准确预测出火炮初速关系到在不经试射的情况下能否成功命中目标。预测火炮初速往往采用某种单一模型,虽然建模简单但是只能提取出火炮初速中的某一特征,从而导致预测精度并不理想。针对这种情况,选取了某型火炮3组不同的初速数据进行分析,提出利用ARIMA时间序列模型、GM(1,1)灰色模型及BP神经网络模型进行预测,既能提取出火炮初速中的线性成分又能提取出非线性成分,同时为了最大限度发挥出单一模型的预测优势,利用3个单一模型建立了组合模型,并利用实测数据对各个模型预测精度进行了检验。结果表明,组合模型能更好地发挥出所有模型的预测优势,预测精度更高,更适合作为火炮初速预测的有效模型。     

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。     

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。     

Determination of Muzzle Velocity Loss by Bore Wear Pattern

A method to determine muzzle velocity loss according to the actual measured bore wear pattern is proposed.Therefore, it is unnecessary to conduct live firing and other experiments for determination of muzzle velocity loss. It has been applied to a national military standard since July 1, 2004.     

由炮膛磨损规律确走火炮初速减退量

通过模拟的炮膛磨损视律及其对应的初速减退量和权系数，提出求得实测炮膛磨损规律对应的初速减退量的方法。该方法不需实弹射击或其它试验，并巳作为国军标从2004年7月I曰起执行。     

超高射频火炮射击实验及内弹道仿真

在某新型超高射频火炮发射装置上,进行了金属风暴武器系统的3连发和5连发射击实验,测得实验膛压数据;建立了膛内过程的经典内弹道模型,并进行了数值仿真;仿真结果和试验结果和相近,表明该模型用于模拟金属风暴武器系统高频连发的膛内过程是可行的;利用该模型详细讨论了射击频率的变化对超高射频武器系统内弹道性能和出炮口速度的影响,并得出相关结论;这些规律对后续研究有一定借鉴作用。     

基于灰色系统理论的某坦克炮初速修正研究

坦克炮作为直瞄武器,其初速的下降对射击精度影响很大,因此在射击前需要通过火控系统对初速加以修正。通过对目前几种火炮初速的修正方法进行归纳,指出方法的不足之处。提出了基于灰色系统理论的坦克炮初速修正方法,鉴于身管磨损量属于随机振荡序列,需要对模型进行优化,变换处理磨损数据,建立了适用于坦克炮身管磨损量的 GM （1,1）灰色预测模型,通过某型坦克炮试验数据验证了预测模型的准确性,并利用拉格朗日插值的方法计算相应磨损量下的坦克炮初速减退量。     

基于NSGA-Ⅱ算法的埋头弹药内弹道性能优化

针对埋头弹药内弹道性能优化问题,将改进的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)应用于内弹道数学模型,优化装填参数以提高埋头弹内弹道性能。建立一维两相流模型模拟弹丸膛内运动过程,在此基础上采用NSGA-Ⅱ遗传算法,以弹丸炮口速度和弹道效率为优化目标,在给定最大膛压约束条件下对内弹道性能进行优化。优化结果表明弹道效率基本保持不变的同时炮口速度有所提高。为验证优化结果的适应性及有效性,采用优化后的装填参数在埋头弹火炮上进行了射击实验,结果表明弹丸炮口速度比优化前提高1.056%,在已达到内弹道设计指标前提下使初速进一步提高12.37 m/s。     

12.7 mm 转管机枪枪口助旋制退器流场数值仿真分析

转管机枪枪口助旋制退装置,是有效提高转管机枪射速(或减小驱动电机功率)和降低武器后坐力的技术途径。提出了一种新型助旋制退器,建立了助旋制退器的三维模型,对结构进行了分析。建立了助旋制退器流场计算模型与控制方程组,使用Matlab软件对内弹道以及后效期进行计算,利用icem-cfd软件进行网格的划分,用Fluent软件完成流场的仿真,并对助旋力矩进行了计算。结果表明,该枪口助旋制退装置可以为武器提供旋转力矩和制退力。     

含动边界的膛口流场数值模拟

膛口流场是一种非定常、多相并带有强激波间断和剧烈化学反应的复杂流场.采用基于局部网格重构法的非结构动网格技术处理弹丸运动造成的网格变化,给出一系列按时间顺序排列的膛口流场数值计算结果,描述了复杂的膛口流场形成发展过程,实现了含运动弹丸的膛口流场的数值模拟.结果表明,在弹丸射出初期弹丸在影响膛口流场的同时,也受膛口流场的影响,速度增加,弹丸穿出冲击波后,出现弹头激波,速度减小.计算结果与实验结果相符合,表明数值计算方法是合理可行的.     

弹丸测速装定技术

弹丸测速装定技术包括测定弹丸出口实际初速及向弹丸装定修正信息等.初速时测技术可通过炮口线圈测速、外推法、弹载传感器及地磁计转数法实现.信息装定技术则包含发射前电磁感应装定、发射中感应装定及发射后遥控装定.