一种气动武器的内弹道模型和发射参数分析

介绍了一种新的气动武器,并给出了其结构和工作原理,建立了其内弹道数学模型,通过Matlab对其进行了数值计算。根据数值计算结果,分析了大、小气室截面积之比、小气室初始长度、活塞质量和弹丸释放压力等发射参数变化对弹丸速度的影响,结果表明:气室截面积之比和弹丸释放压力对弹丸初速影响很显著,活塞质量和初始长度对弹丸初速影响不明显。     

5级同步感应线圈发射试验装置及控制系统研究

基于同步感应线圈发射原理设计制作了5级电磁线圈发射试验装置,该装置采用光电传感器实时检测弹丸的位置,并将该位置信号反馈给控制系统触发双向可控硅闭合,使脉冲电容器对该级线圈放电。通过试验,给出了单级线圈的弹丸速度和触发位置的关系以及电压和级数对弹丸发射速度的影响。     

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。     

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．     

电磁发射超高速一体化弹丸

超高速一体化弹丸作为电磁能武器的发射对象，存在与传统火炮发射弹丸不同的诸多科学难题。对近年来国内外在电磁发射一体化弹丸研究方面取得的理论、试验研究成果进行了总结，并分析了目前面临的基础理论和关键技术问题，以及针对这些问题提出的解决思路，旨在为电磁发射一体化弹丸的后续研究提供一些参考。     

电磁发射高速旋转弹丸马格努斯效应

和传统火药发射弹丸相比,电磁发射弹丸具有初速高、射程远等优势,但尾部的电枢臂槽会使弹丸部流场不再轴对称,产生独特的气动力特性。基于三维非定常Navier-Stokers方程,采用滑移网格技术,分析电磁发射弹丸的气动力特性。研究表明,对于高速旋转的电磁发射弹丸,马格努斯效应来源于激波层内流场畸变和电枢臂的迎风面积变化的共同作用;电枢臂迎风面积的周期性变化是导致气动力和力矩周期性变化的原因,马格努斯力矩在滚转角45°和135°时分别达到最小值和最大值;电枢臂槽的存在既加剧了马格努斯效应(135°时增加50%以上),又使得压心周期性前移(绝对前移量达5%),并且随着转速的增加,马格努斯力矩增加和压心前移效果越来越显著,不利于弹丸的动稳定。     

驱动线圈匝数对磁阻发射器效率的影响分析

为研究驱动线圈匝数对磁阻发射器效率的影响,首先理论分析电磁力随着驱动线圈匝数的变化趋势,然后基于有限元软件构建磁阻发射器的仿真模型,分析不同匝数下弹丸受到的电磁力和炮口速度,并在驱动线圈为220匝时,得到最大发射效率为13.02%.研究表明,随着驱动线圈匝数的增大,弹丸受到的电磁加速力和电磁制动力都会增大;对于磁阻发射器,存在最佳的驱动线圈匝数,可使磁阻发射器获得最大的发射效率.     

初速可控舰炮对海上目标命中概率的影响

针对新能源技术发射弹丸初速可控的新特点,研究初速对命中概率的影响。建立海上目标运动模型,利用Cramer-Rao下界理论得到目标运动要素估计误差的计算模型。根据海上目标特点,推导出弹丸外弹道方程及目标命中界计算模型,并对射击误差进行分析,得到弹丸对海上目标的命中概率模型。分析了射击误差、目标距离、弹丸射角和初速对目标命中概率的影响,结果表明对视距内海上目标存在最佳弹丸初速使命中概率达到最大。     

数据选择器在脉冲电路中的应用

本文主要解决了用数据选择器组成几种常用脉冲电路的问题。同时,给出了用单片数据选择器和少量RC元件可同时获得:2路不同宽度输出的单稳态触发器;3路方波信号输出的多谐振荡器;4路输出的施密特触发器。可满足某些系统的特殊要求。     

爆炸成型弹丸侵彻靶板的数值仿真

基于LS-DYNA的动力学分析通用有限元程序,对爆炸成型弹丸形成和侵彻靶板过程进行了数值仿真。建立了数值仿真模型,利用数值模拟技术实现了弹丸的形成以及不同药型罩结构对爆炸成型弹丸形成的影响,实现了侵彻过程中弹丸的变形与靶板的破坏状况可视化,同时对仿真结果进行了分析。通过对爆炸成型弹丸侵彻靶板的数值仿真,为开展爆炸成型弹丸毁伤机理研究奠定了良好的基础。     

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。     

旋转弹丸空气动力特性数值解法

为提高在弹道计算和弹丸设计中弹丸空气动力系数精度,采用隐式LU算法求解N S方程并考虑代数湍流模型,在旋转物面边界条件下计算弹丸的阻力、升力、俯仰力矩、滚转阻尼力矩、马格努斯力和力矩。通过对美国T388等弹丸的气动力系数计算并与弹道靶试验数据进行比较,以及对某榴弹的气动力计算结果在弹道计算中进行应用分析,表明用数值模拟得到的旋转弹丸空气动力系数好于以前用工程方法给出的结果。     

虚拟战场环境中火炮外弹道可视化研究

在某合成战术对抗仿真训练系统中,为提高训练的沉浸感和打击仿真结果的可信度,需要对火炮弹丸的外弹道进行可视化建模与仿真。采用空气动力学简化方程对弹丸飞行轨迹进行数学建模,并用显示欧拉法求解弹丸在虚拟战场环境中的位置;然后对弹丸从发射、飞行到弹目交汇爆炸的全过程产生的视效、声效进行了可视化的设计;基于UNITY 3D仿真引擎对火炮弹丸的外弹道进行了渲染实现,并将算法模型封装为动态库,便于将来的复用。经部队试用验证取得了较好的训练效果。     

基于航炮振动对示迹线瞄准的改进与仿真

针对航炮发射时炮振给瞄准带来的散布问题,考虑了弹丸的散布精度,进行了弹着散布实验,在直角坐标系内对外弹道进行了仿真,将散布半数必中圆和弹丸外弹道相结合,得到弹丸随距离变化而改变的攻击散布区,并在此基础上对示迹线瞄准作出了改进,提出了示迹线攻击区.通过仿真表明,改进后的瞄准方法可以形成有效的瞄准区域,提高瞄准射击范围,从而增大瞄准射击机会和命中概率.     

穿甲弹对目标坦克穿甲能力仿真研究

为建立坦克炮对装甲类目标的毁伤概率模型,研究命中前提下穿甲弹弹丸对目标坦克装甲的击穿能力,以某型坦克不同方向上的装甲暴露情况为例,建立了弹丸侵彻模型以及弹目运动关系模型,通过Matlab数值仿真和理论计算,得到弹丸命中条件下,目标坦克不同方向上的整体击穿概率随着目标运动方向与弹丸运动方向的反向延长线所成夹角θ的变化规律,以及各个区域击穿概率最大时的θ角取值范围,对实现弹丸对装甲目标的有效打击具有一定的指导意义。     

舰炮弹丸对零航路捷径超声速导弹的侵彻分析

以零航路捷径下小口径舰炮弹丸对超声速反舰导弹的侵彻毁伤效果为研究方向,仿真计算了零航路捷径下小口径舰炮弹丸与超声速反舰导弹的交汇姿态,建立了反舰导弹模型,在此基础上就不同侵彻部位及交汇角度条件下小口径舰炮弹丸对超声速反舰导弹的侵彻毁伤效果进行了有限元仿真,得出了具有统计意义的仿真结果,总结了弹丸无法毁伤导弹战斗部的几点因素。研究对有效评价小口径舰炮弹丸对超声速反舰导弹的毁伤效果以及对导弹整体的易损性分析提供了理论参考。     

弹丸弹托结构参数对挤进阻力的影响研究

为了研究某滑膛武器弹丸弹托的不同结构参数及摩擦系数对挤进阻力的影响,分别以弹丸弹托的不同结构参数及摩擦系数作为单一变量,利用Ansys-workbench有限元软件分别对其挤进过程进行数值模拟仿真,得到挤进阻力的变化,进而分析该结构参数对挤进阻力的影响,从而为该滑膛武器弹丸结构设计提供了重要依据,也为同类武器的弹托设计提供了一定的参考价值。     

膨胀波——未来“战神”新利器

近年来,国外军事专家在研制FCS“未来战斗系统”过程中,发现了一种全新的火炮推进技术,并运用这种新的推进技术成功地研制出一种新型火炮——膨胀波火炮。有关专家认为,在未来一段时间内,这种全新的火炮设计方法将会得到普遍的运用与推广,前景十分广阔。研究发现,当火炮发射时,药筒装药燃烧后的强大动力会将弹丸推向炮口方向,从而将弹丸发射至一定距离的目标区内。如果火药气体在炮膛内推进弹丸时,炮尾突然打开,药室内压力会骤然降低。这种压力降低现象就叫膨胀波现象。如果能人为地控制好炮尾打开的时机和速度,使弹丸在一定的时间内飞离…     

硬目标侵彻弹丸碰撞速度测量系统设计

利用信号传播过程中能量衰减的规律,测量了发射信号反射的回波信号与原发射信号的能量变化,设计了计行程硬目标侵彻弹丸的碰撞速度测量系统。经公式推导后得出能量衰减率与速度的关系表达式,由此确定出需要测量的量,并设计出对应的测距模块、信号接收模块和场强测量模块。最后通过处理器进行数据处理得到了弹丸碰撞初速度。