电磁发射弹丸飞行弹道仿真

针对电磁发射弹丸飞行弹道进行仿真研究，在建立刚体六自由度飞行弹道模型的基础上，采用时频分析和涡流分析方法，建立电磁-动力学耦合模型分析弹丸出膛时由于膛内振动带来的炮口扰动，采用动网格技术建立电磁-气动耦合模型分析弹托分离产生的气动扰动，从而得到了电磁发射弹丸的飞行弹道模型。以得克萨斯大学先进技术研究所设计的IAT-HVP为例，仿真分析了弹丸以1117 m/s初速、0°射角出膛时弹丸出口扰动对弹体速度和气动特性的影响，并得到其飞行200 m的弹道曲线。仿真结果表明，受电磁发射一体化弹丸出口扰动的影响，弹体落点相比理想弹道产生了24%的偏差，其中炮口扰动引起的偏差最大，其次是弹托分离。     

旋转稳定塑料弹体工程设计计算研究

本文以实验结果为依据,首先分析了塑料弹体影响弹丸膛内运动的物理性能,然后结合旋转弹丸的膛内运动特征,经过模拟试验,采用数学拟合法,初步建立旋转稳定弹塑料弹体工程设计计算的数学模型(包括结构尺寸设计计算、强度计算和内弹道计算)。     

弹引系统膛内纵向过载测试与仿真

设计了弹丸膛内纵向过载直接测试系统,加工特制弹丸及假引信体,保证其质量、外形、长度与原弹丸及相应的引信体保持一致,保证其与原弹丸及相应引信膛内运动过程相同.采用弹载存储测试技术,将加速度传感器安装在弹丸内部,然后采用软回收技术回收弹体,取出弹载测试存储模块,将弹载测试存储模块通讯串口与微机串口相连,并将弹载存储器存储的数据导入计算机并分析处理,获取弹丸膛内纵向过载动态分布规律.并数值仿真了引信膛内纵向过载,仿真结果与试验结果吻合较好,为引信安全性问题的研究提供了可靠的数据支持,同时也说明了理论仿真的正确性和试验方法的可靠性.     

电磁轨道炮电枢前感应磁场特性及其受力分析

电枢是电磁轨道炮中核心运动部件,也是将轨道炮系统电磁能转化为弹丸动能的媒介,电枢前的感应磁场、通流电流是推动电枢运动的根本原因,也直接决定了轨道炮系统的能量转化率。暂未考虑轨道电阻、电流趋肤效应等影响,基于面电流假设,建立了电枢前电磁感应强度场计算模型,以及电枢所受电磁力模型,基于仿真结果,研究了电枢前感应磁场强度分布特性,分析了轨道通流长度对感应磁场及电枢受力的影响。     

采用动网格技术的弹托分离仿真模型

针对一体化弹丸出炮口后弹托由与弹体接触到绕弹托质心做六自由度运动的过程,提出一种基于弹托分段分离运动并采用动网格技术耦合流体控制方程和六自由度运动方程的弹托分离仿真模型。以尾翼稳定脱壳穿甲弹为例,仿真分析不同马赫数下的弹托分离情况,并探讨弹托和弹体气动系数在分离过程中的变化情况。仿真结果表明:弹托分离马赫数越大,分离轨迹越靠近弹体且分离时间越短,但对地分离横向位移越大。通过与试验数据的对比,验证了所提弹托分离仿真模型的准确性。     

火炮身管锥度对弹丸起始扰动的影响分析

火炮身管设计时,根据强度理论有一段圆锥段,身管圆锥段锥度的大小影响近炮口段身管刚度的大小,刚度大小对于弹丸起始扰动的影响规律值得进行研究。针对这一问题,建立某大口径火炮弹炮耦合全炮动力学有限元模型,计算不同工况下锥度为c=0°、c=0.38°、c=0.73°和c=1.17°时弹丸膛内的运动规律。分析结果表明,对建立的某大口径火炮而言,在保证身管质量、质心不变的前提下,身管锥度越小,即身管近炮口段越粗,身管近炮口段刚度越大,越有利于减小弹丸起始扰动。     

低转速条件下的弹丸飞行稳定性分析

为了解决制导炮弹引信试验成本高、研制进度慢、试验条件复杂等问题,以制式榴弹为原型设计了模拟试验弹,用于模拟引信的发射环境。由于试验弹转速较低,在不采用尾翼的条件下,出炮口距离200~300 m内,弹丸是否飞行稳定,是一个需要重点考虑的问题。飞行中的弹丸,由于阻力方向与质心运动方向不一致,导致合力不一定通过质心,迫使弹体在空中翻转,所以弹体的旋转速度和气动外形设计是弹体飞行稳定的必要条件。通过对弹丸在一定距离内的飞行稳定性数值计算,用数值计算结果进行稳定性仿真分析,进而说明数值仿真计算对弹丸气动外形设计可以提供有效参考。     

弹丸初速对磁阻型线圈发射器发射性能的影响分析

通过设置弹丸初速并研究其对单级磁阻型线圈发射器发射性能的影响,模拟分析前一级线圈弹丸出口速度对后一级线圈发射性能影响的规律;利用Ansoft有限元仿真软件进行了动态仿真,得到弹丸初速对单级磁阻型线圈发射器驱动电流、驱动线圈感应电压、电磁力、弹丸出VI速度、弹丸位移及能量转换效率等影响的规律．研究表明：弹丸初速越大,经过单级线圈加速后弹丸出口速度也越大,但弹丸出口速度增量减小;随着弹丸初速增大,能量转换效率呈现先增大后减小的趋势．     

引信在膛内的加速度响应分析

研究引信在膛内的受力情况,经典的分析方法是将弹丸和引信看成一个刚体,但随着对膛内问题的深入研究,发现这种方法和实测值出入很大.为更好地计算膛内引信的受力,本文在实测的基础上建立了弹丸引信系统在膛内冲击振动的力学模型,提出利用振动理论计算引信零件膛内加速度响应的方法,并对两种不同类型的弹丸引信系统进行计算比较,计算结果和实测值很接近,并发现此方法在簿壁弹上应用优越性更为突出.     

基于PCT的弹丸膛内运动回波信号瞬时频率估计

微波干涉仪可间接无损测出弹丸在膛内的行程-时间曲线,为内弹道学的膛内运动规律研究提供一种必不可少的技术手段。瞬时频率的估计精度决定了各参数的测量精度,由于弹丸膛内运动的回波信号是非线性调频信号,可采用多项式相位信号模型对其数学描述。为了得到较高的时频聚集性和瞬时频率估计精度,采用多项式调频小波变换(PCT)对模拟、真实的弹丸回波信号进行分析并与时频聚集性较好的WVD方法进行对比。实验结果表明:相对于WVD方法,PCT方法在模拟回波信号的抗高斯白噪声方面更有效,在分析真实回波信号中炮口杂乱信号的问题上,具有更强的提取有用信号的能力。总的来说,基于PCT的瞬时频率估计方法是一种有效分析弹丸膛内运动回波信号的方法。     

火炮身管寿命分析与计算

分析了射击时弹丸挤进过程 ,建立了弹丸初速下降量与炮膛内膛磨损量计算模型 ,并以某火炮为实例计算了该炮弹丸初速下降量与炮膛内膛磨损量之间变化关系 ,分析了弹道峰现象 ,为身管寿命预测提供理论依据     

基于图像分析的弹丸“出膛时刻”检测算法

现代高炮武器系统在对红外目标进行连续性高炮射击时,首发弹丸的尾焰会对红外观测系统造成严重干扰,会导致红外观测系统短时间内无法观测到目标位置,带来后续弹丸无法精确打击目标等问题。利用红外图像分析技术通过对弹丸出膛时的红外图像特征进行分析,提出了一种基于红外图像分析的弹丸出膛时刻检测算法,从而相对精确地测定出首发弹丸的出膛时刻,为更精确测定弹飞时间和提高武器系统的命中率提供了理论依据和方法支撑。实验结果表明:提出的算法能够相对精确地测定弹丸出膛时刻,算法具有一定的可行性和有效性。     

导弹气动性能对弹体响应特性影响分析

防空导弹具有拦截时间有限、反应时间短的特点,响应快速性对于导弹拦截能力至关重要。国内外导弹总体设计的专著中对响应快速性的研究很多,但均未对其影响因素做系统论证,对于布局形式对响应特性影响未有严谨说法,特别是弹体气动非线性对弹体响应快速性的影响还未见纸端。首先建立弹体响应特性的动力学模型,推导了弹体开环响应传函;随后对影响响应特性的参数进行分析,分别研究了导弹静稳定度、气动布局形式、气动非线性对弹体开环响应特性的影响;最后,通过典型算例对分析结果进行数值仿真。通过分析和仿真结果显示,静稳定度是影响弹体开环响应特性的主要因素,静稳定度越大响应快速性越好,气动布局形式并不能有效提高弹体的开环响应快速性,升力线斜率与气动压心的非线性在一定程度上对弹体开环响应特性的提高是有益的。     

身管在加速弹丸激励下的振动研究

研究了弹丸运动冲击下的身管振动规律.通过分离主模态,给出了运动弹丸形成身管横向振动激励的机理,得出了弹丸激励作用下身管的振动响应,并通过案例计算,获得了在运动弹丸冲击作用下的身管振动规律.结果表明,弹丸加速度越大,身管振动幅值越小;随着弹丸加速度增大,在弹丸出口瞬间,炮口振动幅值达到最大;身管刚度越大,强迫振动幅值越小.     

壳体材料对地磁传感器测量弹体转速的影响

为消除弹丸壳体材料对地磁传感器测量弹体转速时采集数据的影响,分析了地磁传感器测量弹体转速的原理和数据采集电路的组成.采用铝壳材料和钢壳材料作为弹丸壳体进行数据采集,通过对采集数据的分析,获得了铝壳材料和钢壳材料对采集数据的影响参数.     

磁阻发射器电磁制动力抑制方法

分析了磁阻发射器系统组成和工作原理;基于有限元软件,构建了磁阻发射器的仿真模型。对比分析了断路法和限流电阻法对削弱电磁制动力、提高弹丸出口速度的效果;通过仿真和试验研究了不同限流电阻对弹丸速度的影响。研究结果表明:断路法和限流电阻法均可削弱弹丸受到的电磁制动力,从而提高弹丸出口速度,但前者会产生很大的反向电动势,对驱动线圈绝缘强度产生影响;此外,限流电阻不是越大越好,当其达到临界值时,继续增大电阻,弹丸速度不再变化。     

脉冲电源系统传输电缆短路故障研究

针对电磁发射系统脉冲电源到发射装置的输电过程中可能的短路故障进行了研究,通过理论分析研究了故障情况下的电路结构,分析了回路故障电流及其影响因素并进行了仿真。仿真结果表明:电缆短路故障可能导致发射装置端回路存在极大的电流,故障位置距离发射端越近,发射装置端回路可能遭受的故障电流越大,因此需要采取保护措施对电缆进行故障限流,限流器的安装位置应位于电缆的发射装置端;对于PFN模块端回路,其故障电流受故障位置的影响比较小,主要取决于调波电感、储能电容及充电电压。     

超宽谱电磁脉冲与无线电引信能量耦合因素的研究

通过超宽谱对配用不同弹体的无线电引信的辐照,分析了不同弹体以及配用某种弹体的引信不同放置方向对超宽谱电磁脉冲与无线电引信能量耦合的影响,并分析了弹体大小对能量耦合的影响。通过辐照、分析和计算最终得出:弹体是影响能量耦合的主要因素。弹体口径越大,超宽谱电磁脉冲与无线电引信的耦合能量越大。另外,配用弹体引信的不同放置方向也是影响能量耦合的重要因素;配用弹体的引信竖直放置时,超宽谱电磁脉冲与无线电引信的耦合能量最大。     

连射身管温度场及弹丸扰动分析

以小口径自动步枪枪弹和身管为研究对象.建立身管温度场有限元模型,在传热学的基础上结合内弹道计算结果分析身管传热,得到连射情况下的身管温度场,并以此为边界建立连发射击身管-弹丸热力耦合有限元模型,加载内弹道膛压曲线,采用有限元显示动力学分析弹丸膛内变形以及运动特性.研究结果表明:温度升高引起弹丸材料变形和应力变化是导致弹...     

某复合增程弹弹体断裂原因诊断及对策

为探寻某复合增程弹弹体断裂原因并给出相应的解决措施,对弹体残骸和发射火炮进行了详细检测,建立了弹丸在正常受力和非正常受力情况下弹体所承受剪切应力的计算方法,并作了相应计算,从而确定了弹体发生断裂的原因。与此同时,提出了相应的改进措施,并进行了试验验证。结果表明,弹体发生断裂是弹体结构本身以及火炮环境等多方面因素作用的结果,通过优化弹丸结构可以实现满足发射强度要求。研究结果可为相类似弹丸的设计提供参考。