高压弹射装置内弹道二维模型及发射腔内流场特性分析

高压弹射装置中火药先燃烧积聚成高压气体,后瞬间打开,弹射弹丸攻击目标。为了掌握这一过程中发射腔内流场的复杂变化,建立了高压弹射装置内弹道二维气相模型,采用Runger-Kutta算法和MacCormark差分格式耦合方法进行数值模拟,并将计算所得的压力曲线与试验结果进行对比,验证了数值计算的可靠性。进一步根据计算得到发射腔内气体压力、速度等参量的分布情况,分析发射腔内的流场特性。结果表明,弹射关键阶段在弹丸启动的较短时间内,高压气体大小和分布是影响弹丸弹射效果的直接因素。     

大口径长药室平衡炮发射装药多点点火特性

针对大口径长药室平衡炮内药量大,轴向点传火距离长,点传火条件复杂等问题,对设计的多点点传火结构建立了两相流计算模型。控制点火位置发火的数目,得到了几种传火管内的火药流动过程和燃气释放规律。对同一规格的传火管在相同装药量下,分别采用单点点火、两点点火及多点点火三种方式点火,对所得到的点传火时间、点传火压力及空隙率等反应点传火特性的特征量进行了对比。结合大口径平衡炮多点点火试验结果,验证了多点点火技术的计算结果。结果表明,单点点火和两点点火在3.3 ms左右仍有火药仍未点燃并出现明显堆积现象,而多点点火在2.43 ms时火药已经接近全部燃完,且各特征量分布较为均匀。为此,在大口径长药室平衡炮以及其它一些装药量大的大口径火炮中采用多点点火技术可以有效改善传火时间,增加点传火安全性,抑制火药堆积。     

DSC法研究镁/聚四氟乙烯和镁/聚四氟乙烯/氟橡胶烟火药在高压条件下的固相热分解性能

为研究高压条件下压强对镁/聚四氟乙烯(Mg/PTFE)和镁/聚四氟乙烯/氟橡胶(Mg/PTFE/Viton)烟火药固相热分解性能的影响,在0.1、1.0、3.0MPa的氮气环境中,采用DSC法对两种烟火药的热分解性能进行了研究,分析了压强对固相反应机理的影响。结果表明,在两种烟火药的热分解过程中,随着环境压强从0.1MPa升至3.0MPa,分解中止温度从约580℃增至600℃(甚至超过600℃),同时也加深了固相反应进程,使反应放热焓增加;Mg/PTFE分解机理遵循格式中间反应(Grignard reaction)理论,且中间反应过程相对稳定,在0.1、1.0、3.0MPa压强环境下,中间反应过程中Mg的消耗量分别为8.7%、12.4%和15.7%,且随压强增加而增加;Mg/PTFE/Viton分解过程中,复杂的吸热解聚和放热氧化反应相互交织,使DSC曲线上出现多峰现象,并随压强增大趋于剧烈。     

大口径高速平衡炮点火具系统点火试验及理论研究

为了了解点火导线型号的不同对多点点传火系统一致性的影响,也为大口径高速平衡炮选择合适的点火导线提供参考,该文对常用的2种点火导线进行了多点点传火具的发火试验,试验结果表明:多根导线并联降阻,减小连接线长度,可以有效减小导线电阻对点火时间延迟的影响。在试验的基础上,对多点点传火管进一步进行数值模拟,验证了试验中所用24 m、10 mm²铜导线可以有效发挥点火同步性,减小压力波强度,满足了480 mm大口径高速平衡炮对多点点传火系统性能的需求。该研究为相关大口径火炮的点传火系统设计提供了理论和试验依据。     

考虑管状药束轴向运动的大口径平衡炮二维内弹道模型的建立与仿真

传统的两相流内弹道模型将火药颗粒作拟流体假设,对于采用长管状药装药的大口径高速平衡炮来说误差较大。为解决这一问题,针对管状药模块化装填的某480 mm口径高速平衡炮提出在欧拉坐标系中考察火药气体的流动情况,在拉格朗日坐标系中追踪管状药束的运动规律;同时针对药束径向运动方程难以建立的问题,提出药束沿径向线性排布药束的思想,建立了考察管状药束沿轴向的运动规律并能够描述火药气体沿轴向和径向的流动情况的内弹道模型,编制程序进行了数值模拟。通过计算结果与试验结果的对比分析,证明了建立的模型有效,得到了火药气体在轴向和径向的压力分布以及药束模块的运动轨迹,为平衡炮内弹道性能的深入研究提供了新的思路。