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.     

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。     

电磁发射弹丸内膛磁场分布特性的影响因素分析

针对电磁轨道发射装置内膛的强磁场环境进行了分析,并通过建立有限元仿真模型,对影响弹丸中轴线的磁场分布特性的影响因素进行了仿真分析。结果表明:弹体的弹壳厚度越大,弹体上产生的涡流越强,导致中轴线上磁感应强度越小;在输入电流的平流段,随着时间的推移,电流逐渐趋于均匀分布,趋肤深度越大,磁感应强度越大;上升段输入电流频率ω越大,磁感应强度越大;内膛磁感应强度随弹丸长度方向迅速衰减,600mm处的磁场基本降为0。     

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...     

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.     

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。     

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。     

高原环境对弹丸动态稳定性的影响

分析了高原环境低空气密度对弹丸动态稳定性的影响。给出了弹道坐标系中的力方程组和非滚转弹体坐标系中的力矩方程组,并通过线性化方法得到弹丸角运动的状态空间模型。列出了角运动状态矩阵的四个特征根,并利用复数平方根计算方法得到特征根实部的表达式。提出弹丸动态稳定性稳定因子的新定义,并证明新的动态稳定条件与传统的动态稳定条件是一致的。讨论了低空气密度对尾翼稳定弹和旋转稳定弹动态稳定性的影响,并通过仿真说明弹丸在高原条件和平原条件下的动态稳定性存在差异。     

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。     

某底排火箭复合增程弹解体弹丸飞行阻力特性分析

某底排火箭复合增程弹为分体式结构,战斗部与发动机壳体通过螺纹联接,一次试验中弹丸在火炮约束期和半约束期内发生解体现象,弹体在与发动机壳体螺纹连接的根部发生断裂,通过对参试弹丸的相关参数和弹道跟踪雷达测得速度-时间曲线研究,以1943年空气阻力定律和炮兵用标准气象条件为研究方法,对解体前、后级弹丸的弹道参数和飞行阻力特性进行分析计算,还原了解体弹丸的实际弹道参数和飞行阻力特性,通过对分析结果与试验结果进行对比,分析结果与试验测得结果吻合较好,文中提到的研究方法可为弹丸弹道解体或零部件脱落的故障归零提供理论依据,在工程实际应用中有一定的参考价值。     

横向运动板对长杆弹变形及运动影响的数值研究

利用Ls—DYNA软件对钨合金长杆弹垂直侵彻单层和双层横向运动钢板进行了数值计算。通过分析长杆弹的塑性变形、速度降、动能降和横向速度，得到了单层和双层板横向运动速度与影响长杆弹侵彻能力因素的关系。仿真结果表明：随着运动板速度的增加，运动板对长杆弹的侵蚀加剧，长杆弹的速度降、动能降增大；运动板相同速度下，虽然单层板的冲击能使长杆弹获得较大横向速度，但双层板比单层板对长杆弹的干扰效果更明显。     

横向运动板对长杆弹侵彻的偏转作用

弹体的攻角直接影响其侵彻能力,而横向运动板能使弹体发生偏转改变攻角,间接影响弹体的侵彻能力。在一定条件下,推导长杆弹在单层横向运动板作用下的偏转模型,并利用有限元仿真软件ANSYS／LS-rDYNA对长杆弹侵彻横向运动板的过程进行数值模拟。通过对偏转模型及仿真结果的分析,发现两者较为相符。研究结果显示：长杆弹侵彻横向运动板时,弹体会发生偏转,偏转的角速度先增后减,最后为0rad／s,此时偏转角最大;弹体速度方向也会发生偏转,其最终偏转角与弹体轴线的偏转角接近。     

考虑几何及力和力矩非线性时弹丸运动方程的研究

从矢量形式的六自由度弹丸运动方程组出发,推导出了在全部力和全部力矩作用下考虑几何非线性及力和力矩非线性时的弹丸运动方程组,并导出了其用于数值计算的柯西标准形式,得到了攻角和进动角的计算表达式.此动力学模型可用于弹丸大攻角飞行时的弹道计算及某些灵巧弹药(如末敏弹)的设计.     

Three-dimensional coordinates test method with uncertain projectile proximity explosion position based on dynamic seven photoelectric detection screen

To objectively obtain the three-dimensional coordinates of the projectile fuze proximity explosion when projectile intersects the head of missile target, we propose a dynamic seven photoelectric detection screen test method, which is made up of six plane detection screens and a flash photoelectric dynamic detection screen. The three-dimensional coordinates calculation model of the projectile proximity explosion position based on seven plane detection screens with dynamic characteristics is established. According to the relation of the dynamic seven photoelectric detection screen planes and the time values, the analytical function of the projectile proximity explosion position parameters under non-linear motion is derived. The projectile signal filtering method based on discrete wavelet transform is explored in this work. Additionally, the projectile signal recognition algorithm using an improved particle swarm is proposed. Based on the characteristics of the time duration and the signal peak error for the projectile passing through the detection screen, the signals attribution of the same projectile passing through six detection screens are analyzed for obtaining precise time values of the same projectile passing through the detection screens. On the basis of the projectile fuze proximity explosion test, the linear motion model and the proposed non-linear motion model are used to calculate and compare the same group of projectiles proximity explosion position parameters. The comparison of test results verifies that the proposed test method and calculation model in this work accurately obtain the actual projectile proximity explosion position parameters.     

旋成体射弹倾斜入水运动仿真

为了研究运动参数和弹头外形对弹体斜入水过程的影响规律,采用气液两相流体积分数和水汽空化模型,通过嵌套网格实现刚体三自由度运动学和动力学耦合,模拟了弹体以80～100 m/s速度倾斜入水开空泡阶段的运动过程。经文献实验验证,入水弹体速度与位移的误差为0～6%和-8%～0,转动角度误差为-6%～0。通过对入水速度和入水角度的多工况模拟研究,发现入水速度增大,弹体轴向冲击载荷增大,最大载荷与速度的平方呈线性关系,弹体速度非线性衰减率大;入水角增大,弹体转动角速率减小,运动稳定性强,速度衰减率不受入水角影响。与圆锥头部弹体相比,采用头部阶梯状修型后的弹体的平均速度衰减率、转动角速率和最大轴向冲击载荷分别降低到66.7%、40%和77.2%,显著提高了运动稳定性。     

Aerodynamics analysis of a hypersonic electromagnetic gun launched projectile

A hypersonic aerodynamics analysis of an electromagnetic gun (EM gun) launched projectile configuration is undertaken in order to ameliorate the basic aerodynamic characteristics in comparison with the regular projectile layout. Static margin and pendulum motion analysis models have been applied to evaluate the flight stability of a new airframe configuration. With a steady state computational fluid dynamics (CFD) simulation, the basic density, pressure and velocity contours of the EM gun projectile flow field at Mach number 5.0, 6.0 and 7.0 (angle of attack = 0°) have been analyzed. Furthermore, the static margin values are enhanced dramatically for the EM gun projectile with configuration optimization. Drag, lift and pitch property variations are all illustrated with the changes of Mach number and angle of attack. A particle ballistic calculation was completed for the pendulum analysis. The results show that the configuration optimized projectile, launched from the EM gun at Mach number 5.0 to 7.0, acts in a much more stable way than the projectiles with regular aerodynamic layout.     

子弹均匀散布子母弹最有利火力分配方法

在将子弹均匀散布的椭圆区域等效转换为矩形区域的基础上,建立了适宽射向射击子母弹对矩形目标毁伤全概率计算的数学模型。通过函数转换和泛函分析给出了子弹均匀散布子母弹理想射击密度,得到了理想射击密度下对目标的毁伤概率计算公式。讨论了最有利火力分配方式的确定方法,给出了最优射向间隔和表尺差的计算公式,为便于实际应用,给出了最优火力分配计算中所需的3个参数的近似计算公式,最后给出了应用算例。