传统火炮的新生——浅谈电发射技术

近些年,作为武库元老的火炮武器正经历着世界范围军事变革的考验。人们关心,火炮发射技术究竟还有多大的潜力?从火炮的发射原理可以知道,在火炮口径、身管长度、弹重以及最大膛压一定的前提下,最终决定火炮战斗性能的因素之一——弹丸初速,取决于压力曲线的充满度和弹后空间压力变化梯度。     

振动对臂式输弹机的影响分析及测试

大口径火炮输弹过程中弹丸卡膛行程不一致会导致火炮发射药室容积、弹丸起动压力差异,影响火炮射击初速和射击精度。为了提高某臂式自动输弹机的弹丸定位精度,首先通过高速摄影发现弹丸在入膛后会产生在重力方向的振动,消耗弹丸动能造成卡弹力不一致。通过分析臂式输弹机工作机理,明确输弹过程中各个部件的运动关系,对输弹机构在静止状态和运动状态进行受力分析,确定造成弹丸振动激励源的位置,利用激光位移传感器测试了该点振动的幅值及频率。最后提出了输弹机的改进方案以消除振动对输弹稳定性的影响。     

新型警用网弹动力学研究

针对反恐防爆作战中非致命性武器的发展需求,着力减小杀伤性武器产生的负面效应,设计了一款定装式新型警用网弹。通过分析网弹结构和原理,建立了网弹发射效果评价参数,基于该标准对网弹进行膛内和膛外动力学分析,推导出了网弹动力学方程,并通过有限元建模分析,得到了网弹飞行的基本参数,证实网弹可获得有效初速,并实现缠绕捕捉目标。对于网弹动力学的研究可进一步促进警用非致命装备的发展,为定装式多用途弹的发展提供了理论依据。     

基于ANSYS Workbench的变膛压作用下弹丸发射强度分析

针对弹丸发射强度的分析方法的多样性,提出一种在变膛压作用下同时考虑阻力作用的弹丸强度分析方法.以某底凹弹的发射强度分析为例,应用Matlab和ANSYS Workbench实现了对该弹丸在变膛压作用下的发射强度仿真.通过提取仿真结果发现,在变膛压作用下,弹丸最大等效应力和等效弹性应变与膛压变化并不成正比,二者在发射过程...     

火炮水弹试射内弹道学分析计算

根据水弹试射原理及水弹试射实践经验,应用火炮内弹道学理论,建立火炮水弹试射内弹道学模型,分析水弹试射的影响因素,并以某炮水弹试射为例进行仿真计算和膛压测试,计算结果与试验结果基本相符,为新型火炮水弹试射的参数获取提供理论依据.     

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     

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。     

某自动步枪身管内膛破坏特点研究

通过枪管的寿命试验,获取该枪的寿命值。利用MATLAB进行二项式曲线拟合,得到枪管的初速预测模型,并根据内膛表面形貌和断面形貌的显微图像,找出内膛破坏的特点及枪管寿终原因,为今后身管武器研究提供一定的借鉴作用。     

考虑火药中钝感剂含量分布的内弹道计算

针对某新型弹药弹道性能检测的需要,利用气相色谱法对其发射药中钝感剂含量分布进行了测定,建立了考虑钝感剂含量分布的该新型火炮的内弹道模型。模型中钝感剂对弹道性能的影响是通过对火药燃速和火药力的影响来体现的。应用该模型对2个批次的弹药进行了内弹道计算,并对一定樟脑含量的火药内弹道性能进行了预测。计算结果表明,樟脑含量对最大膛压影响较大,但对初速的影响则不如膛压明显。     

面向惯性装填的输弹运动研究

为实现不同装填角度下弹丸的卡膛速度一致性和降低输弹运动的峰值功率,以提高输弹一致性和减轻动力系统负荷,根据惯性装填工作原理,运用非对称式S型速度规划方法调整输弹运动状态,并基于虚拟样机仿真建立了参数化的输弹运动模型。以弹丸的卡膛参数为约束,面向惯性装填建立输弹运动优化模型,以实现不同装填角度下弹丸的卡膛速度一致性及降低输弹峰值功率。采用多岛遗传算法和修正可行方向法组合优化策略求解优化模型,优化结果表明：优化后的输弹运动可实现不同装填角度下弹丸的卡膛速度一致性,且输弹运动峰值功率降低了14.9%,验证了该方法的有效性。     

身管内弹道性能改变量的静态标定研究

目前国内外静态标定火炮身管内弹道性能改变量的方法,都存在着原理和精度不高的缺陷。采用多特征截面的标定方法可取得满意的精度,本文论述了其理论基础、精度及应用领域。     

Supercritical carbon dioxide as a new working medium for pneumatic launch: A theoretical study

Compared with the conventionally gaseous or liquid working media, the specific internal energy of supercritical carbon dioxide (SCD) is higher at the same temperature and pressure, and the critical temperature of carbon dioxide is close to room temperature, making SCD a potential new working medium for pneumatic launch. To analyze the feasibility of this conception, an analytical model of a pneumatic catapult is established on basis of the conservations of mass and energy. The model consists of a high-pressure chamber and a low-pressure chamber connected by multiple valves, and there is a movable piston in the low-pressure chamber that can push an aircraft to accelerate. The effects of the launch readiness state of SCD in the high-pressure chamber, the initial volume of the low-pressure chamber and the valve control on the movement of the aircraft are analyzed. It is found that there is a restrictive relation between the temperature and pressure of the launch readiness state of SCD, i.e., there is a maximum allowable launch readiness pressure when the launch readiness temperature is fixed. If this restrictive relation is not satisfied, the working medium in the low-pressure chamber will drop to its triple point within a few milliseconds, leading to a launch failure. Owing to this restrictive relation, there is an optimal launch readiness state of SCD with the highest working capacity for any allowable launch readiness temperature. The pressure of the low-pressure chamber will decrease significantly as the initial volume increases, leading to a decreased acceleration of the aircraft. The ac-celeration can be controlled below a critical value by a designed sequential blasting technique of multiple valves. The calculated results show that a 500 kg aircraft can be accelerated from 0 to 58 m/s in 0.9 s with 36 kg of carbon dioxide. This research provides a new technique for the controllable cold launch of an aircraft.     

子母式穿甲弹子弹发射过程研究

对子母式穿甲弹子弹的发射过程进行详细的分析,得出了子弹长度与子弹飞离母弹速度的关系、子弹长度与火药燃烧率的关系、子弹长度与母弹弹头部发射孔内最大压力的关系以及子弹的长度与子弹发射所需时间的关系,为子母式穿甲弹设计提供了依据。     

基于Ls-Dyna软件的水下弹的外弹道仿真

针对要计算出水中弹道数据,基于Ls-Dyna软件建立了弹-水耦合模型并进行了仿真,水采用MAT_NULL模型和Gruneisen状态方程,弹采用弹塑性材料即MAT_Plastic_Kinematic模型,并在水-弹之间添加控制耦合的关键字,建立了完整的模型,定义了计算模型。数值仿真结果表明:水下弹速度下降很快,由于升力因素存在偏航现象,同时在弹后空间形成逐步拉长而且径向扩大的空腔,形成负压阻碍弹丸运动。     

某型火箭增程破甲弹发动机弹道炸分析与处理

根据某型火箭增程破甲弹,在研制阶段做高、底温强度试验时分别出现发动机弹道炸的质量问题,结合实践在理论方面进行了分析,提出了对发动机燃烧室内个别件改进设计的方法。     

某1型枪弹射击精度分析

随着世界各国小口径枪弹的装备使用 ,其射击精度问题倍受关注。以我国新研制的某 1型小口径枪弹试验数据为基础 ,利用外弹道学理论 ,经过与某 2型枪弹的对比计算 ,对某 1型小口径枪弹的射击精度进行了客观分析。     

弹载高冲击一体化子母弹子弹飞行姿态测量系统

为了测试获取子母弹爆炸抛撒后的子弹飞行姿态,采用基于M EM S惯性测量组合与动态存储测试技术相结合的方法来测试子母弹子弹的飞行姿态,对系统的组成、工作原理和主要关键技术的实现途径进行了详细的介绍。系统以M EM S三维角速度和三维加速度的惯性测量组合为姿态敏感元件,一体化的子母弹子弹飞行姿态测量记录器主要由FLA SH存储器、FPGA为中心控制器及多通道高速12位模数转换器等组成。记录器具有多通道、低功耗、体积小、大容量、高精度及嵌入子弹内部随子弹飞行测量等优点。系统试验结果表明:该系统能够准确获取子弹从抛撒到中靶的整个过程的姿态数据。     

Experimental study of transient pressure wave in the behind armor blunt trauma induced by different rifle bullets

Pressure wave plays an important role in the occurrence of behind armor blunt trauma (BABT), and ballistic gelatin is widely used as a surrogate of biological tissue in the research of BABT. Comparison of pressure wave in the gelatin behind armor for different rifle bullets is lacking. The aim of this study was to observe dynamic changes in pressure wave induced by ballistic blunt impact on the armored gelatin block and to compare the effects of bullet type on the parameters of the transient pressure wave. The gelatin blocks protected with National Institute of Justice (NIJ) class III bulletproof armor were shot by three types of rifle bullet with the same level of impact energy. The transient pressure signals at five locations were recorded with pressure sensors and three parameters (maximum pressure, maximum pressure impulse, and the duration of the first positive phase) were determined and discussed. The results indicated that the waveform and the twin peak of transient pressure wave were not related to the bullet type. However, the values of pressure wave’s parameters were significantly affected by bullet type. Additionally, the attenuation of pressure amplitude followed the similar law for the three ammunitions. These findings may be helpful to get some insight in the BABT and improve the structure design of bullet.     

B4C／Al复合板中应力波行为分析（Ⅱ）

在已建立的应力波传播模型和研究弹、板间作用力所获结果的基础上,为分析复合板应力的变化,对复合板弹板碰撞承受的应力进行了简化处理,根据应力波传播特性,确定了复合板内能量集中区域,研究了应力波在复合板巾的传播和能耗,并讨论了应力波对陶瓷的作用。通过近似计算,发现烧蚀消耗的弹丸动能较大,在复合板中,Al板的塑性变形吸收了19％的弹丸动能。     

穿甲子弹垂直侵彻防弹钢试验与理论模型

试验研究了穿甲子弹垂直侵彻高强防弹钢的机理,提出了一个分析靶板极限速度和弹体剩余速度的理论模型,该模型综合考虑了材料的应变率与热软化效应,结果表明,理论值与试验值吻合很好.分析了失效准则的影响,研究了剪切带温度和靶板耗能随入射速度的变化规律.