对发射装药引起膛炸机理的讨论

从发射药床破碎导致发射安全性问题的角度出发,指出用基于起始负压差和敏感度试验的压力波安全性标准评定发射装药发射安全性的依据不充分,而且可操作性差。一般情况下,压力波强度与最大膛压之间不存在对应关系。压力波大小既不能表征膛内发射药的破碎程度,也不能准确完全地反映发射药破碎所处力学环境。评定发射装药发射安全性的判别准则应当建立在刻画发射药床破碎程度的基础上。     

发射装药发射安全性评定技术的研究进展

介绍了发射装药发射安全性研究进展。弹底附近的发射药床在点燃前的大规模破碎是导致膛炸的根本原因,沿着这一主线,系统论述了发射装药发射安全性评定技术框架。发射装药发射安全性试验包括：膛内燃烧与力学环境物理仿真试验、发射药床挤压破碎模拟试验和发射药活性测试试验。弹底发射药床挤压破碎程度是发射安全性判据的立足点,用初始相对活性比可表征破碎程度,指出了评定发射装药发射安全性的判别准则。     

发射装药发射安全性评定方法研究

发射装药发射安全性问题严重制约现代火炮武器的发展,成为各军事强国竞相攻关解决的重大理论与技术难题。从揭示发射装药引起膛炸的机理入手,通过理论、计算、试验3个方面连续17年的系统深入研究,引入起始动态活度比新概念,建立了我国首个基于发射装药起始动态活度比的发射装药发射安全性评定方法兵器行业标准和国家军用标准。文中包括：发射装药发射安全性评定原理、发射装药发射安全性评定流程、发射装药膛内力学环境试验方法、发射装药动态挤压破碎试验方法、发射装药起始动态活度比试验方法、发射装药发射安全性判据的确定方法、发射装药发射安全性评定方法,并成功用于工程实践,为科学评估发射装药发射安全性提供了系统的理论依据、技术手段和技术标准。     

发射装药发射安全性评估方法

为解决高性能火炮发射装药发射安全性问题,对发射装药发射安全性评估方法进行研究。揭示了发射装药引起膛炸的机理,建立了发射装药燃烧与力学环境试验方法、发射装药动态挤压破碎试验方法、发射装药动态活度试验方法,并提出了发射装药发射安全性评估方法。该方法为科学评估发射装药发射安全性提供了理论依据与技术手段。     

一种平衡抛射单兵反装甲武器发射装药低温发射安全性分析

发射膛炸的概率是评估武器使用安全性的重要性能指标。旨在研究某平衡抛射的单兵反装甲武器发射装药的发射安全性评估方法。分析了该武器系统的低温内弹道性能,建立了一种预测膛炸事故概率的方法,通过统计推断其低温最大膛压服从三参数Weibull分布,计算了其发射装药引起膛炸事故的概率。结果表明该武器发生膛炸概率较大,并通过改进消除了膛炸隐患。建立的膛炸概率预测方法可用于平衡抛射单兵反装甲武器、迫击炮、无坐力炮等武器的发射安全性分析。     

Experimental Simulation for Fracture of Gun Propellant Charge Bed

The simulation of compression and fracture of charge bed in chamber is one of the key problems in the study of launch safety of gun propellant charge. A new kind of experimental device that can be used for simulation is given. Its structure and operational principle are introduced. Using a semi-closed vessel as a source of compression force, the device can simulate any kind of dynamic environment in a gun propellant charge. Using the low temperature inert gas (N2) as the compression medium, the device can not only ensure that the simulation is real, but also protect the fragmentized propellant from combustion after experiment. Using the device, many simulation experiments have been accomplished, and dynamic environment of propellant fracture is acquired. With the experiments, fragmentized propellant for the compression and fracture of charge bed is obtained. Results of experiments show that the new device can be used to study the principle of the compression and fracture of charge bed.     

火炮发射药床冲击破碎动力学仿真研究

为了研究发射装药引起膛炸的基本原理,确保火炮武器系统发射过程安全,实现末端毁伤效应,从理论分析计算的角度出发,基于离散单元法,建立了火炮发射药床冲击破碎动力学仿真模型,模拟了大口径火炮发射药床在燃气流冲击载荷下的破碎过程,并与有限元计算软件LS-DYNA的结果进行对比,结果表明,离散单元法和有限元法计算结果几乎一致,验证了该方法的准确性。该计算方法对发射装药发射安全性研究具有一定理论实用价值。     

含裂纹HTPB推进剂断裂准则研究

固体推进剂装药的表面裂纹严重影响着发动机的工作安全性。现阶段广泛使用的应力强度因子、J积分等断裂韧性指标不能直接应用于复合推进剂装药。为了得到HTPB推进剂Ⅰ型裂纹在中低应变率下的断裂准则,本文使用试验和数值仿真方法建立了一种基于应变的断裂准则。准则建立过程中分别使用标准试样和单边裂纹试样进行单轴拉伸试验,结合有限元方法计算了裂纹前端的应变强度因子。结果显示对于HTPB推进剂在中低应变率下使用本文中基于应变的断裂准则比基于应力的断裂准则实用性更强。     

装药射击安全性模拟检测方法研究

围绕着影响发射装药射击安全性的主要因素，研究了发射药的力学强度与膛内点火动力条件之间的匹配，并建立了发射药粒动态强度的测量方法。考虑了发射时膛内的诸多复杂因素，例如药粒在膛内受到的撞击与压缩，提出了提高装药发射安全性的途径以及实验室模拟检测方法。     

发射药床挤压破碎的试验模拟

发射药床挤压破碎的物理仿真是火炮发射装药发射安全性研射药床挤压破碎物理仿真试验装置.用半密闭爆发器作为压缩动力源,其可控性使该装置能物理仿真各种火炮发射装药弹底药床点燃前所处的力学环境.用温度远远低于火药气体的惰性气体压缩被模拟的药床,既保证了物理仿真的真实性,又有效保护了挤压破碎后的药粒不被点燃.多次试验再现了膛内发射药床的力学环境和挤压破碎状况.该装置可用于研究发射药床的挤压破碎规律.该试验装置工作可靠,可操作性好,解决了发射装药发射安全性研究的一个关键问题.     

基于液态平衡体的无后坐炮内弹道研究

为了实现无后坐炮在有限空间内安全发射,设计了一种含液态平衡体的新型装药结构。基于该新型装药结构,开展了某口径无后坐炮内弹道性能试验,建立了相应的内弹道模型,计算结果与试验结果吻合较好。在此基础上,分析了液态平衡体初始质量、密度、火药弧厚、喷管喉部直径以及挤进压力等参数对内弹道性能的影响。结果表明:液态平衡体初始质量对最大膛压和炮口速度的影响显著,而其密度的影响较弱; 较厚的火药、较小的喷管喉部直径及较低的挤进压力有利于提高内弹道综合性能。研究结果可为基于液态平衡体的新型无后坐炮内弹道及装药结构设计提供理论指导。     

30mm电热化学炮膛内压力波数值模拟研究

使用包含瞬态燃速公式的一维内弹道模型模拟30 mm电热化学发射过程,通过与发射实验结果相比较,验证了该模型的精确性。对比常规发射和电热化学发射膛内压力波曲线可知,电热化学发射技术可以有效降低膛内压力波。进一步分析输入电能、放电时序、发射药弧厚、装填密度等参数变化对膛内压力波的影响。研究表明：同步放电的条件下,电能比不大于0.042时,压力波峰值变化很小;电能比大于0.042时,压力波峰值随着电能比的增加迅速增大;首个负波幅值随着电能比线性递增,但受电能比影响小于压力波峰值;采用时序放电时,在控制压力波的前提下,电能比与放电电流的脉宽呈正比;在较高电能比下,压力波峰值与放电电流的脉宽呈反比;随着发射药装填密度的增加,膛内压力波增大;但在控制压力波的前提下,可输入的电能比无明显变化,首个负波幅值随着电能比的变化趋势不变;弧厚的变化对压力波的影响可忽略不计。     

导弹装配测试厂房安全距离标准及应用

介绍了国内外关于爆炸品的危险分项和爆炸品的量、距离定义以及量-距离关系,划分了导弹典型推进剂装药的危险等级;详细分析了爆炸品药量和安全距离的确定标准、确定原则及计算公式,列举了相关爆炸品的大量药量-安全距离数据;最后举例计算了2种推进剂装药的美国潜射战略导弹三叉戟-Ⅱ装配测试厂房的典型内部和外部安全距离,以供相关设计人员参考.     

含装药缺陷的固体火箭发动机性能评估综述

装药缺陷是影响固体火箭发动机安全工作的重要因素。为确保安全发射,需对装药缺陷所造成的发动机性能偏差进行分析,从而对发动机的工作性能作出评估。鉴于装药缺陷行为的复杂性,目前尚未建立起完善的评估体系。基于固体火箭发动机装药缺陷行为,综述裂纹和脱粘扩展的理论与试验研究方法,包括起裂准则研究、影响扩展的因素研究及推进剂材料断裂性能研究;分别从燃气进入裂纹的边界条件和燃气传播对裂纹扩展影响两方面,综述药柱裂纹与燃气相互作用机理的研究现状;为达到对含装药缺陷的固体火箭发动机完整工作过程进行数值仿真的目的,分别从燃面退移计算方法、流体-热-固体耦合计算方法和缺陷扩展计算方法3个方面,对含装药缺陷的固体火箭发动机数值计算研究进行了总结与分析,以期得到含装药缺陷的发动机工作性能数值指标,从而为发动机性能评估工作提供参考;对于装药缺陷行为研究及数值计算方法的发展作了展望,对我国含装药缺陷的固体火箭发动机性能评估工作提供一些有意义的启示。     

弹药发射安全性试验方法进展

为解决因发射环境恶劣而导致膛炸、早炸和解体等发射安全性问题,提出一种弹药发射安全性试验方法。基于武器系统发射动力学规律和多体系统动力学的研究成果,从武器系统的角度阐述了火炮膛炸、早炸、解体的机理,提出了弹药发射安全性评估理论和试验方法。试验结果证明:该方法解决了多项武器系统发射安全性问题,为建立弹药发射安全性试验标准提供关键技术和手段,为提高弹药发射安全性试验水平提供了新途径。     

基于弹道制导联合仿真的新一代中型运载火箭安全余量分析

为获取运载火箭各级最优安全余量配置,分析了影响火箭运载能力的偏差种类及其数学模型,建立了涵盖各种偏差条件和制导诸元的运载火箭弹道制导联合仿真模型。采用基于蒙特卡洛仿真的火箭安全余量评估方法,对新一代中型运载火箭各级安全余量最优分配方案进行了仿真分析。根据助推器和芯级安全余量的范围,设计了25个典型仿真工况,通过对各工况进行仿真分析和结果统计,研究了各级安全余量、耗尽概率对实现运载能力的影响规律,获得了新一代中型火箭最优安全余量配置方案,进一步优化了火箭运载能力。     

点传火装置在弹药装药中的应用

对２种形式的点传火装置从发射装药、内弹道性能、膛内压力波３个方面进行了比较分析,叙述了它们的应用效果和前景。     

常规液体推进剂作业安全性研究

根据航天发射场常规液体推进剂作业的实际情况，利用“蒙德火灾爆炸毒性指标评价法”，对推进剂各作业单元的危险性进行了综合评估。讨论了推进剂泄漏及蒸气逸散的模式，建立了定量分析模型，对推进剂排放、泄漏时工作区域的浓度和下风向的中毒范围进行了计算。在此基础上，提出了安全措施建议。     

一种无硫烟花发射药的开发及应用研究

利用模拟烟火药在定容、密闭条件下的数值计算方法,开发了1种以新型还原剂、硝酸钾为主的新型无硫烟花发射药配方。对该发射药的安全性能及使用性能进行测试,结果表明新型发射药的撞击感度、爆发点及静电感度安全性能均优于传统黑火药,且其压力上升速度、做功能力大于传统黑火药。     

爆炸冲击波与逃逸飞行器间的追踪分析

在对某运载火箭爆炸时逃逸飞行过程仿真的基础上,分析了逃逸飞行器和爆炸冲击波的追踪关系,计算了作用在逃逸飞行器上的峰值超压和比冲量,发现火箭在发射台上爆炸和在最大动压区爆炸是威胁逃逸飞行器安全的两种最不利情况.所得结果对于研究爆炸冲击波作用下逃逸飞行器的破坏机理具有重要意义.