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。     

迫击炮发射条件对炮口扰动的影响分析

为探究迫击炮发射条件中射角和弹丸装药号对炮口扰动的影响,建立了某型迫击炮、弹丸及土壤的非线性有限元模型,考虑弹丸与身管耦合、座钣与土壤耦合、脚架与土壤耦合和缓冲机特性,使用显式求解器,仿真分析了不同射角和装药号条件下迫击炮单发射击时炮口扰动的变化规律。研究发现弹丸装药号和射角与炮口扰动均是正相关,对于某一距离的目标,使用较小号装药配合较小的射角,可以有效降低一发射击时产生的炮口扰动,提高射击精度。该结论对迫击炮的可靠使用和提高射击精度具有重要指导意义。     

火炮射击模拟试验装置机液联合仿真

炮口强冲击实现火炮动态后坐是一种新型的火炮射击模拟试验方法。针对该试验方法,采用振动理论分析了其力学原理。基于ATV软件及多体动力学理论,建立了某自行火炮的虚拟样机模型;分别采用ADAMS及EASY5软件,建立了动力系统的多刚体模型及液压系统模型;在以上模型基础上建立了火炮射击模拟试验装置的机液联合仿真模型,并对其进行了仿真研究。仿真结果表明该试验装置能较准确地模拟火炮实弹射击时的后坐动态特性,为该模拟试验装置的工程应用奠定了理论基础。     

考虑后大架铰接间隙的火炮动力学特性仿真

针对某型火炮大修时,普遍存在后大架连接孔明显增大的现实问题,基于ADAMS软件和接触变形模型,研究了参数化含间隙机械式销-孔连接铰的建模方法,建立了考虑后大架铰接间隙的参数化火炮虚拟样机并进行了VVA验证。基于该模型仿真分析了发射时后大架铰接间隙对炮口扰动和铰接接触力的影响,研究了左右大架不同间隙水平对炮口扰动的交互影响。研究结果表明:后大架间隙的增大恶化了铰链间的受力,增大了火炮的横向散布,但对纵向散布影响较小。     

膛线形式对某大口径火炮炮口振动影响分析

建立了某大口径自行加榴炮回转部分有限元模型,对动力学模型中的边界条件如反后坐装置力、布尔顿力加载等进行了研究.利用有限元模型仿真了膛内时期火炮的动态响应,得到了弹丸运动的加速度、速度、位移和弹丸运动姿态以及导转力矩、弹丸定心部力、炮口点的扭转角速度和扭转角度、炮口点的横向振动线位移、角位移、速度和角速度等变化规律,分析...     

基于刚柔耦合的坦克炮发射动力学仿真分析

炮口扰动是影响坦克炮射击精度的重要因素,为研究弹丸出炮口瞬间的炮口扰动规律,基于多体动力学与有限元方法构建了坦克刚柔耦合的全车动力学仿真模型,该模型考虑了身管的柔性特性,对身管进行了模态分析,得到了身管的模态中性文件。通过仿真,对比了后坐部分最大后坐位移与最大后坐速度的试验值与仿真值,对刚柔耦合模型的仿真结果进行了验证。在此基础上,分析了刚性身管和柔性身管对炮口扰动的影响,结果表明：考虑身管柔性特性的刚柔耦合模型能够有效提高坦克炮射击仿真精度。     

舰炮平衡机分析

舰炮平衡机是一种迥然不同于传统平衡机的新型平衡装置,它具有多种功能,为提高固定式火炮的总体性能开辟了一条新途径。本文分析了某舰炮平衡机的结构原理和功能特点,并计算了作用在舰炮高低机齿弧上的不平衡力矩。     

基于耳轴轴承非线性的炮口响应分析

针对火炮耳轴轴承接触的非线性问题进行研究,推导了耳轴轴承接触刚度计算式,提出在ADAMS中考虑间隙和接触非线性的转动铰建模方法．基于多体动力学和接触理论,建立考虑耳轴轴承间隙的某自行火炮发射动力学模型,并对不同间隙水平下的炮口垂向扰动情况进行分析．仿真结果表明：由于非线性的存在,随着间隙水平的增加,3个垂向扰动指标（角位移、速度、角速度）并非单调或线性变化,但其在取值区间上存在一个平稳值（0．22-0．28mm）,耳轴间隙在该范围内能够保证射击精度的稳定性．     

基于随机动力学的火炮射弹散布评估

火炮射击时由于炮口振动参数的大小直接影响着射弹散布,在考虑内弹道诸元随机性的基础上,借助ADAMS／Insight对火炮的炮膛压力进行了随机模拟。基于所建立的火炮虚拟样机模型,采用随机动力学理论,进行炮口随机响应分析。通过建立射弹散布与炮口振动的函数关系进行射弹散布的评估,实现了从武器系统诸元的统计特性到装备性能的评估。     

身管柔性化对火炮动力后坐试验的影响研究

为研究火炮动力后坐试验过程中身管变形对火炮后坐复进运动的影响,以某自行火炮火力部分作为研究对象,基于多体动力学和有限元方法,构建了考虑身管柔性化的火力部分刚柔耦合动力学模型。该模型中,炮膛合力以样条函数的形式直接作用在炮口前端。通过仿真,对比火炮后坐部分最大后坐速度、最大后坐位移以及最大后坐速度时的后坐位移和时间的仿真值与实弹射击过程中的试验值,结果表明,采用冲击的方式进行火炮后坐模拟试验时,身管柔性特征对火炮后坐复进特性影响较小,也证明冲击式火炮后坐试验装置的研制可行性。     

某型遥控武器站射击密集度仿真与优化

针对提高遥控武器站连发射击精度的问题,在综合考虑某型遥控武器站射击精度影响因素的基础上,通过引进柔性体建立了武器站的射击密集度模型,并通过与试验数据的对比验证了模型的可靠性。利用虚拟样机以缓冲簧刚度和平衡机刚度为设计变量对武器站射击时炮口振动位移进行了优化设计,并得出了最佳设计值,对提高遥控武器站射击密集度具有一定的指导作用。     

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。     

Numerical research on adverse effect of muzzle flow formed by muzzle brake considering secondary combustion

The simulation of the artillery interior and intermediate ballistics problem is performed to investigate the influence of a gas dynamics device, muzzle brake, on the muzzle hazard phenomena, such as flash and blast waves. The correlation of the chemical reactions with the characteristics of the muzzle flow field is analyzed by the simulation for a further understanding of the secondary combustion phenom-enon of the muzzle flow. The novel structure of muzzle flow caused by the muzzle brake is presented by the simultaneous solution of the interior ballistics model and multi-species Navier-Stokes equations in order to analyze the influence of the muzzle brake structure on the chemical reactions. The secondary combustion of the muzzle flow due to the oxygen-supplement chemical reactions is obtained by the chemical reaction kinetic model. The interaction of the blast waves released from the muzzle brake is illustrated in detail and the mechanism of the formation of muzzle flash is analyzed. This research provides a reference for the studies on the suppression of the muzzle flash.     

军用车辆双质量飞轮设计与减振特性研究

利用ADAMS建立某型步兵战车传动系统当量模型,研究双质量飞轮主要参数对发动机扭振衰减效果的影响,得到了双质量飞轮第二、第一飞轮转动惯量比的取值范围以及扭转刚度和阻尼的取值原则,以发动机激励衰减最优为目标,同时优化双质量飞轮3个参数,得到最佳的转动惯量比值为0.612;提出设计周向长弧形弹簧式双质量飞轮的具体方法和步骤,设计出弹性机构不同布置的2种双质量飞轮,并通过仿真计算其减振效果。结果表明：弹簧组布置在减震盘两侧的长弧形弹簧式双质量飞轮的减振效果较好。     

基于PSD的炮口扰动测试方法

针对火炮性能测试时难于实时、准确测量炮口扰动的问题,提出了一种基于光电位置传感器（Position Sen-sitive Detector,PSD）的炮口扰动测试方法。采用光学杠杆、激光脉冲调制、高精度光电位置传感器、高速数据采集技术,以及所建立的PSD测量炮口角数学模型构建炮口角测量系统,可有效消除炮口闪光、外界自然光及蚊虫干扰,具有较高的灵敏度、精度和可靠性。     

遥控武器站总体结构参数优化研究

为减小遥控武器站炮口扰动以提高射击精度,建立了遥控武器站部分机构参数化三维模型、有限元模型和刚柔耦合动力学模型。基于多学科集成优化软件ModelCenter进行了系统集成,以减小炮口扰动为目标,建立了遥控武器站总体结构参数优化模型。采用多目标遗传算法对总体结构参数进行了优化,优化后炮口振动状况明显改善,与位移相关的起始撼动和与速度相关的起始扰动分别较原方案降低了17.05%和19.04%。     

Modeling and simulation of muzzle flow field of railgun with metal vapor and arc

During the electromagnetic railgun launching process, there will be a complex flow field with high temperature in the muzzle area because of the high-speed friction, transition and secondary arc-ignition. This paper models the muzzle area of railgun when the projectile is far away from the muzzle, and the dynamic simulation of the flow field with secondary arc in the muzzle area is carried out based on the magneto hydrodynamic equations. Meanwhile, a multi-component plasma transport model is used to analyze the muzzle arc plasma flow process of the mixed gas of Al vapor and the air. Furthermore, the pressure boundary conditions are fitted by the dynamic mesh simulation results. The current and voltage of the muzzle are obtained through the emission experiment of the railgun experimental prototype. We load the current data into the simulation model and the voltage of experiments and simulations are compared, which proves the accuracy of the simulation. Then the plasma temperature and the composition of Al vapor in the muzzle flow process are analyzed in-depth.