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。     

层叠型缓冲靶板对弹载测试仪的保护作用研究

使用空气炮模拟火炮发射时的高过载环境对弹载测试仪进行测试时,弹丸撞击靶板会产生尖峰脉冲对测试仪造成严重的损伤,为提高测试仪的存活性,展开对缓冲靶板层叠方式(不同材质的靶板相互叠加的叠层结构)的研究。通过撞击动力学理论描述弹丸对靶板的压缩和侵彻行为,并结合动量守恒和能量守恒定律计算出靶板参数和传递到靶板上的冲量的关系。使用ANSYS/LS-DYNA建立弹丸正侵彻靶板模型,弹丸速度为200 m/s、质量为5.5 kg,仿真结果表明：3层总厚度450 mm的泡沫铝+泡沫铝+橡胶组合方式能有效消除尖峰脉冲并缩短弹丸对靶板的作用时间,加速度均值约为7 000g,脉宽为2.8 ms。受条件限制,空气炮试验采用弹丸质量为5.5 kg、速度为150 m/s,并将缓冲靶板的单层厚度减小到100 mm,结果表明：在泡沫铝+泡沫铝+橡胶组合方式下,弹丸结构和测试仪功能完好,加速度均值约为27 000g,脉宽为0.55 ms。     

装填条件对膨胀波火炮弹道设计评价标准的影响

膨胀波火炮利用发射过程中精确打开炮闩的方法实现了在不降低弹丸初速的前提下,大幅度减小火炮后坐的目的.采用经典内弹道理论对膨胀波火炮发射过程进行了建模与仿真,计算并分析了药室容积、装药量、弹丸质量等装填参数对膨胀波火炮有效功率、炮膛工作容积利用率和火药相对燃烧结束位置等弹道设计评价标准的影响规律,为膨胀波火炮弹药系统设计及实际应用提供了理论参考.     

球形头部弹丸侵彻运动靶板的数值模拟

为研究球形头部弹丸高速侵彻运动靶板的侵彻规律,运用LS-DYNA动力分析软件仿真研究了不同条件下球形头部弹丸对靶板的正侵彻效应,获得了运动靶板厚度、材料和弹丸着速3种参数对侵彻过程中弹丸弹道偏移、翻转角度和剩余速度的响应规律。结果表明,随着着速的提高,弹丸翻转幅度和弹道偏移量逐渐减小;随着靶板厚度的增加,弹丸正向翻转角度和轴向剩余速度显著减小,而弹道偏移量增大;3种材料运动靶板中,4340钢靶对弹丸弹道偏移、翻转角度和剩余速度的影响最大,Weldox460钢次之,LY12铝最小。     

不同密度弹丸对靶板的损伤仿真与评估研究

为研究不同密度弹丸对武器装备的损伤,建立弹丸侵彻多层靶板的有限元模型,对不同密度弹丸侵彻多层靶板进行仿真试验。不同于传统的宏观破口尺寸损伤表征参数,引入等效应变及等效应力幅值来精确描述靶板损伤,并提出了一种基于多元统计分析对靶板损伤进行评估的方法。计算结果表明：利用该方法所得到的评估结果与理论分析结果完全一致。这说明基于多元统计分析的靶板损伤评估方法是切实可行的,可以进一步应用于装备损伤评估与易损性研究中。     

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。     

近壁面水下爆炸冲击波载荷参数研究

水下爆炸过程中结构会受到冲击波载荷的作用同,同时结构也会对冲击波栽荷产生反作用.为了解结构对冲击波参数的影响规律,从牛顿第二定律出发,推导了冲击波压力、正压作用时间和比冲量与板厚之间的关系.为验证计算方法的正确性,设计了验证性试验,试验证实计算结果与试验结果吻合较好.计算表明:冲击波载荷参数主要受到板厚的影响,板厚越厚...     

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。     

要地防空弹炮结合武器系统射击时机分析

针对要地防空弹炮结合武器系统中防空导弹、火炮弹丸飞行速度和射击远近界的不同而产生的"在何时用何种武器进行射击"的问题,分析了防空导弹、火炮的弹丸飞行速度与时间的关系,在典型目标航路条件下对2种武器的射击时机进行了研究,得到在有效射击区域内防空导弹和火炮弹丸的飞行时间曲线,进而得出准确的射击时机。仿真结果验证了结论的正确性和有效性。     

基于指数收敛观测器的协调臂自适应滑模控制

提出了一种基于扰动观测器的弹丸协调臂电液伺服系统自适应滑模控制方法.设计干扰观测器在线观测系统扰动大小并进行补偿,从而有效降低切换增益;设计自适应律不断调整系统参数以适应对象变化,并采用一种映射自适应算法保证估计参数有界;为了加快趋近速率,设计了基于指数趋近律的滑模控制方法,保证在大阶跃情况下系统仍然能以较大的速度趋近...     

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%。     

基于虚拟样机技术的车载火炮射击稳定性仿真

车载火炮射击稳定性作为车炮匹配性评价重要指标,是车炮匹配性定量化评估与系统优化研究的必要环节。基于SolidWorks建立实体模型,结合Fortran语言编制用户自定义程序,在ADAMS环境中建立了车载火炮发射虚拟样机模型。通过应用变量设计方法对火线高等参数进行参数化设计,可以实现虚拟样机仿真的迅捷化,分析了火线高等结构参数对车载火炮后坐稳定性的影响规律。引入灵敏度分析方法,研究了各结构参数对稳定性影响的显著程度,解决了因参数量纲不同无法比较的难题,获得了火线高、支撑间距、后坐部分质量等备选优化参数序列集。进而对车载火炮的射击稳定性进行了优化,为车炮匹配性总体优化奠定基础。最后,展望了下一步研究的工作重点。     

MEFP战斗部结构的正交优化设计

以多爆炸成型弹丸(MEFP)为计算模型,应用显式有限元程序LS-DYNA,分析了药型罩间距、锥角、壁厚、装药高度和装药直径5种因素对MEFP发散角的影响规律。结果表明:随着药型罩间距、壁厚和装药直径的增加以及药型罩锥角、装药高度的减小,MEFP的发散角在减小。在此基础上以MEFP发散角为命中和毁伤概率指标,应用正交优化方法针对5种结构因素对MEFP发散角的影响主次关系进行了分析研究。结果表明药型罩壁厚是MEFP战斗部命中和毁伤概率的主要影响因素,并得到了5种结构因素各水平的最优组合。     

弹丸旋转速度对侵彻运动靶板影响

以35 mm穿甲弹为研究对象,采用JC本构模型,利用ANSYS LS-DYNA动力学分析平台,对不同旋转速度下弹丸侵彻运动装甲钢板进行了模拟研究,从弹丸侵蚀和弹靶作用两方面分析了侵彻效应的相关规律。研究结果表明旋转速度对弹丸侵彻性能具有一定影响：靶板在超音速及亚音速运动条件下,弹丸旋转速度的提高对侵彻性能的影响呈现先提高后降低的趋势;而对于低速运动状态下的靶板,弹丸侵彻性能对弹丸的旋转速度敏感度较低,无相关影响趋势。该研究结果对于不同弹靶交汇条件下提高弹丸侵彻毁伤目标能力具有一定参考意义。     

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。     

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。     

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。     

基于改进差分进化算法的内弹道参数优化

火炮内弹道参数直接影响其计算结果,内弹道参数优化设计是内弹道分析计算的重要环节。基于经典内弹道计算模型,以火药内弹道计算中最为敏感的燃速指数及其燃速系数为设计参量,以最大膛压及弹丸初速的计算值与测试值一致性为目标,对差分进化算法群体的初始化、变异因子及变异模式进行了改进,对某型火炮的内弹道参数进行了优化计算。优化设计结果表明改进后的差分进化算法满足内弹道设计工程实践要求,为内弹道参数优化设计提供了一种有效的算法。     

某自行火炮全弹道多学科优化设计

为提高某自行火炮弹丸的杀伤效能,寻求该火炮全弹道设计参数间更优的匹配关系,并缩短全弹道设计周期,根据其包含的内弹道、外弹道和终点效应3个分学科之间的耦合关系,建立自行火炮全弹道多学科优化设计模型。以射程最大、杀伤面积最大为优化目标,进行全弹道优化设计。与单目标优化方法对比,多目标优化有效提高了该火炮弹道的综合性能,避免了单个目标优化时其他目标劣化的现象。     

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。