基于发射环境炮–弹–引耦合仿真的中大口径加榴炮机械触发引信失效分析

目的 研究高动态发射环境中大口径加榴炮机械触发引信及其内部典型机构的响应特性和底层失效原因。方法 建立炮–弹–引耦合数值模型,开展0号装药、1号装药、0.4''装填角和身管中等程度磨损等4种工况下的动力学仿真,对比不同工况下引信典型部位的响应特性。结果 装药量和火炮身管磨损量是引信典型部位载荷响应的主要影响因素,身管磨损量是弹丸出炮口姿态角的主要影响因素。身管中期磨损条件下,引信夹板部位膛内径向过载响应峰值达2 498.4g,为初始状态的6.1倍;回转体轴响应峰值达4 296.1g,为初始状态的1.5倍;弹丸出炮口俯仰角达0.4°,为初始状态的4.4倍。试验验证结果表明,典型特征参量的仿真模拟误差不大于5%。结论 弹丸发射过程中,远离弹轴的引信安全系统轴类零件会承受更大的轴向载荷冲击和径向多维度载荷冲击,更容易导致与夹板配合的轴孔结合处发生失效。火炮身管磨损会导致榴弹配用引信在内弹道和出炮口承受更高的径向过载,以更大的姿态角进入外弹道飞行,是中大口径加榴炮机械触发引信外弹道飞行章动角增大的主要因素之一。     

随机不确定性影响下某航炮发射动力学仿真

目的研究随机不确定性对航炮发射动力学响应的影响,提高其射击密集度。方法建立某航炮刚柔耦合动力学模型,利用ADAMS软件进行发射动力学仿真分析。考虑航炮射击过程中的不确定因素,采用非概率凸集模型进行量化,揭示缓冲器弹簧刚度、平衡机弹簧刚度、炮膛合力等参数不确定性对航炮射击密集度的影响规律。结果炮口振动在不确定性因素的影响下,出现振动幅值增大,在区间范围内波动的现象。结论航炮射击时的炮口振动严重影响了射击密集度,因此在设计时必须考虑不确定性因素,所得结果对于提高航炮系统射击密集度具有一定的指导意义。     

身管镀层界面失效分析及寿命预测研究

目的 研究热压耦合作用下身管镀层的界面失效机理,预测身管寿命。方法 建立镀层界面剪切失效、界面弯曲失效和界面裂纹扩展失效3种失效模型,并给出失效准则。以某小口径步枪身管为研究对象,基于完整冷却周期的身管温度场数值模拟结果,计算这3种失效在相同射击条件下的临界失效长厚比,并对结果进行对比分析,确定身管镀层的主要界面失效方式。结合镀层的界面失效机理和低周疲劳损伤累计理论,建立基于镀层界面疲劳损伤累积的身管寿命预测模型,对该小口径步枪身管的寿命进行预测。结果 临界失效长厚比计算结果表明,界面剪切失效是身管镀层的主要失效方式。身管寿命预测结果与寿命试验结果相比,误差小于2%。结论 界面剪切失效是身管镀层的主要失效方式,基于镀层界面疲劳损伤累积的身管寿命预测方法是可行的。     

航炮炮舱结构的炮振响应分析

目的获得航炮发射时炮舱结构的动响应。方法依据火炮发射原理,使用化学爆炸模拟炮口冲击波,建立航炮发射时炮口冲击载荷的表达模型。利用ALE方法处理高压流动空气与炮舱表面的流固耦合问题,通过数值计算获得发射气流冲击载荷作用下炮舱结构的表面压力分布与动响应。利用试验结果,修正载荷与炮舱模型的有关参数。结果计算得到的炮舱动响应与试验结果相比较,误差在可接受范围内。结论建立了一种使用化爆模拟冲击波进行航炮炮舱结构炮振响应仿真计算的技术方法,初步确定了结构危险部位,为后续炮舱结构减振设计创造了条件。     

水下枪炮发射问题研究综述

首先介绍了水下枪炮类武器发射问题的研究意义,并对其军事需求进行了分析。之后对常见的水下枪炮发射方式进行了介绍,并简述了各自的发展历程。总结了目前对水下发射问题内弹道的研究进展,结合水下枪炮发射问题自身特点,阐述了燃气射流的形成机理以及相关研究的发展过程,比较性地总结了空气中枪炮发射膛口流场与水下枪炮发射膛口流场的研究进展及对应典型波系结构。最后,对水下枪炮发射领域仍存在的科学问题以及未来发展趋势作出了展望。     

2种低射速下火炮膛内模块装药烤燃特性的对比与分析

目的 研究火炮多发连续射击后膛内模块装药的受热过程.方法 采用烤燃的思想建立模块装药留膛二维瞬态烤燃模型.以443 K为临界温度,求解火炮在2种低射速工况(以每分钟2、3发)下连续射击至药室内壁温度达到约443 K时的壁面温度分布,并以此为初始温度条件,对模块装药在膛内的烤燃过程进行数值模拟,对比分析2种低射速下火炮膛...     

水下火炮燃气后效流场特性研究

目的 研究水下火炮发射过程中炮口燃气后效及其对高速射弹超空化流场的影响。方法 基于CFD软件FLUENT,运用UDF和动网格技术,考虑空化效应,建立水下火炮发射炮口燃气后效多相流数值计算模型。针对1 m水深条件下水下火炮发射炮口后效期运动过程进行数值模拟,获得了炮口气泡发展特性、压力脉动规律,分析炮口气泡对高速射弹空泡发展的影响。结果 炮口气泡经历了膨胀、收缩、拉断等发展历程,在发展初期能够加速射弹运动。射流中心处的压力特性最为复杂,随着远离射流中心,脉动幅值减小。高速射弹入水初期迅速形成超空泡,随后燃气泡与空泡发展融合,高压燃气进入形成的气\汽混合空腔,抑制了空化的发展,运动5倍弹长后,形成闭合空泡。对比火炮水下发射实验验证了仿真模型的准确性,空泡结果与实验一致性较好。结论 水下发射炮口流场复杂,影响高速射弹空泡的发展,同时还会使得火炮平台承受高载荷冲击的威胁,需要采取炮口降载措施。     

大口径火炮身管寿命提升技术探讨

介绍了关于身管寿命研究的国内外发展现状、趋势和差距,论述了身管寿命的定义与评定标准。基于一般身管寿命预测方法,从发射装药、身管材料、身管发射负载、身管内膛表面强化等方面,分析了身管寿命的影响因素,确定了热作用、化学作用、机械作用、膛压作用的影响因素,提出了包括身管内膛镀铬技术在内的身管寿命提升需要解决的问题和关键技术,以及初步技术措施,并详细论述了身管内膛镀铬技术方案与技术途径,提出了达到世界先进水平的身管寿命提升技术发展目标,指出了身管寿命提升技术的发展趋势等,为今后身管寿命提升技术研究提供技术参考。     

基于CFD仿真的炮口制退器性能影响因素研究

目的 在降低火炮后坐力的同时,保证炮手区域超压和温度符合要求。方法 利用流体仿真软件进行炮口流场的数值模拟,对制退器性能影响因素进行仿真分析。根据分析结果,得到改进后的制退器模型,并进行仿真和试验对比。结果 加装侧孔外反射挡板和侧孔倾斜对制退器性能的影响较大,并随角度的变化而变化,加装吹孔能有效降低炮后超压和温度。改进后,制退器的效率提升8.33%,炮后超压值平均降低44.10 kPa,炮后温度值平均降低358.28 K。结论 改进后的制退器具有更高的制退效率以及较低的炮后超压值和温度值。     

火炮身管内径检测方法研究

火炮身管技术状态,关系到火炮发射的精度以及火炮寿命状态等关键技术指标.以火炮内膛径向磨损量作为判别火炮身管寿命的方法,介绍了几种国内外典型的火炮内径测量仪器的结构、原理及工作过程.对比分析了它们的测量范围、精度等相关技术指标,并根据可操作性、适用场合等,综合阐述了它们的优缺点.最后根据部队的实际需求,提出了未来适合部队...     

贮存老化对某弹药射程的影响研究

目的 研究长期贮存老化对某弹药射程的影响,确定其有效增程射角范围。方法 对130 mm某弹药在不同贮存老化时间下的射程进行数值仿真分析,揭示其射程和有效增程射角范围随贮存时间的变化规律。结合射程与贮存老化时间和射角之间的函数关系,提出以剩余推力比为表征参数的射程变化模型。结果 在相同贮存老化时间下,随着射角的增大,该弹药的射程呈现出先增大、后减小的趋势。相同射角下,射程随贮存老化时间呈线性下降趋势,有效增程射角范围逐渐减小。使用三次多项式拟合有效增程比与射角之间的函数关系,拟合方程的相关系数超过了0.997 0。该弹药射程变化模型的拟合结果与仿真计算结果的相关系数大于0.998 5,表明其可以准确描述该弹药的射程变化规律。结论 贮存老化会显著影响某弹药的射程和有效增程射角范围,在实际贮存和使用过程中,不能忽略其贮存老化因素。