软后坐火炮反后坐装置建模研究

为了对某软后坐试验炮的前冲-后坐运动、制退机力进行计算及优化,建立了其反后坐装置动力学模型,通过流场计算完善解析模型中的参数,通过流场仿真检验该模型与流场仿真模型的相似度,最终得到可以近似代替流场仿真模型的解析模型。基于牛顿运动定律、伯努利方程建立动力学模型,针对中心流口筒壁沟槽式制退机进行了匀速后坐仿真,得到沟槽与流口在匀速后坐时的体积流量分配规律; 通过多速度、多开口面积仿真得到液压阻力系数与中心流口大小、流速的关系; 通过多前冲速度、多前冲位移仿真得到前冲机压强损失的规律。通过Matlab计算参数完善后该模型的火炮发射过程,并将得到的后坐速度以预定义文件Profile的方式赋给Fluent瞬态仿真中的活塞,进行仿真验证。两者的结果对比说明,该数学模型能较好地与传统制退机流体Fluent仿真模型相吻合,多通道组合流液孔制退机的液压阻力可根据伯努利公式与通道间的流速比计算。     

一种流口可控软后坐火炮反后坐装置设计与仿真

火炮的软后坐发射是减小火炮发射后坐力的重要技术途径。现有软后坐技术多采用的前冲定位击发方式,由于不同弹种的膛压不同,在发射过程中反后坐装置产生的液压阻力相差较大,造成改变弹种后不能正常超卡。为提高软后坐火炮的射击性能,应对软后坐火炮弹种适应性差的问题,提出一种带有伺服控制机构的可调流口软后坐反后坐装置,通过发射前馈控制实现对液压阻力的有效调节。并基于常规反后坐装置的软后坐发射试验数据,采用粒子群算法对其结构参数进行区间参数辨识,结合辨识与流体仿真结果对提出的反后坐装置的发射过程进行仿真分析。仿真结果显示：该反后坐装置在不同弹种条件下,使软后坐火炮发射时均能正常超卡且发射过程平稳,并将后坐阻力控制在400 kN以内,能够满足软后坐设计要求。可以看出该新型反后坐装置对各类不同弹种下的软后坐发射工况的良好适应性,具有很大的实用价值,对软后坐火炮的设计应用提供一定的参考。     

基于CFD与协同仿真的火炮后坐分析计算

为了解决传统后坐计算模型将液压阻力系数取为经验性常数的局限,提出一种基于多软件协同仿真技术的火炮后坐运动仿真新方法,利用MATLAB求解器计算火炮后坐运动,采用FLUENT求解器计算制退机内液体压力,提高了计算精度.将仿真计算结果与火炮实弹射击试验测试结果、传统工程模型计算结果比对,结果表明该方法计算精度高于传统模型,与实测结果符合较好,为准确计算制退机液压阻力提供了一种有效途径.     

螺栓紧固式轨道炮后坐规律研究

轨道炮两条平行导轨在发射过程中受到向外侧的扩张力,为了约束导轨扩张,采用螺栓紧固形式的外层封装结构。为研究螺栓紧固式轨道炮的后坐规律,建立发射系统模型,对发射过程中后坐部分的受力进行分析,并建立后坐复进运动微分方程。结合两种反后坐装置方案,对螺栓紧固式轨道炮的后坐规律进行了仿真计算和试验测试。仿真计算结果与试验结果表明：与常规火炮相比,螺栓紧固式轨道炮具有后坐行程短、后坐速度低的特点;在螺栓紧固式轨道炮上使用的节制杆式驻退机需要具有更小的流液孔面积,以提高驻退机力。     

强冲击载荷作用下Halbach阵列电涡流阻尼器动力学特性仿真分析

针对传统液压式火炮制退机存在制退液失效和泄漏的问题,通过仿真分析直线型Halbach阵列的磁场分布特性,提出了一种基于Halbach永磁阵列的电涡流阻尼器结构。通过引入火炮后坐运动方程,建立了电涡流阻尼器涡流阻尼力数学分析模型。利用Comsol软件建立了电涡流阻尼器动力学有限元仿真模型,计算出火炮后坐运动过程中的后坐速度、后坐阻力和后坐位移,分析了电涡流阻尼器关键尺寸参数和同轴偏心误差对阻尼特性的影响。仿真结果表明:在炮膛合力和复进机力共同的载荷激励作用下,该电涡流阻尼器可以满足火炮后坐运动特性。     

基于Simulink 的软后坐火炮反后坐装置的仿真分析

为研究软后坐火炮后坐装置运动的可行性,根据软后坐火炮受力情况,建立软后坐火炮后坐装置运动微 分方程,通过Simulink 仿真计算,研究软后坐火炮动力学特性。结果表明：该方法能得到整个运动循环后坐部分的 运动规律,结果符合软后坐火炮后坐装置运动规律。     

基于关键参数的火炮动力后坐模拟相似度评估

针对以液压为动力源的火炮后坐模拟试验方法是否与实弹射击相似的问题,提出了基于关键参数的模拟相似度评估方法。根据火炮结构原理及运动特性,选取最大后坐位移、最大后坐速度等5个关键参数为相似元,采用对比最值的方式计算各关键参数的相似度值,采用区间层次分析法计算各关键参数的权重系数,最后开展模拟相似度评估。评估结果验证了该试验方法的有效性,为动力后坐模拟试验装置的进一步应用提供了可靠依据。     

基于改进遗传算法的反后坐装置故障诊断方法

反后坐装置是火炮射击故障率最高的部件之一。驻退机故障主要体现在驻退机内液量不足及节制环、驻退杆活塞套等零件磨损，完整火炮难以直接测量内部零件磨损量，因而驻退机故障诊断困难。通过建立反后坐装置后坐、复进运动数学模型，对射击中出现的驻退机故障及其原因进行了仿真计算，应用改进的遗传算法诊断了其故障原因，并用诊断实例验证了该方法的正确性与有效性。实例证明，该方法在火炮反后坐装置故障诊断方面具有速度快、精度高等优点，为火炮结构优化设计及故障论断提供参考。     

火炮新型动力后坐试验方法

为提高火炮后坐仿真试验精度,提出一种新型火炮动力后坐试验方法.描述试验基本原理,根据系统特点,把火炮后坐和内弹道结合起来建立动力学耦合模型,仿真计算某具体型号火炮,并与实弹数值仿真时结果进行对比.结果表明:动力后坐试验数值仿真结果与实弹数值仿真结果具有良好的一致性.该方法试验精度高,具有很好的可行性和通用性.     

某火炮磁流变缓冲阻尼器的设计与分析

针对火炮冲击型磁流变(MR)阻尼器的特点,基于Herschel-Bulkley本构模型,建立了某火炮实验研究用磁流变后坐缓冲阻尼器的平行板一维层流模型。在ANSYS软件中建立了阻尼器流口的电磁有限元模型,求得了平行板流口间磁流变流体（MR流体）的磁通密度。将MR流体流动模型和流口有限元结果相结合,获得了不同MR流体行为指数和不同磁场作用下阻尼力随活塞速度的变化规律。建立了火炮和磁流变缓冲阻尼器后坐运动方程,计算了不同MR流体行为指数下,火炮与磁流变阻尼器的动力学特性,评价了MR流体行为指数对磁流变阻尼器性能的影响。数值计算结果表明,所设计的磁流变阻尼器满足设计要求。     

某火炮制退机散热分析

火炮的连续发射使制退机内液体温度不断升高,当温度达到制退液的沸点时,会导致后坐部分复进不到位,从而造成火炮的故障和损坏。针对这个问题建立了某火炮制退机简化模型,运用Ansys/Flotran软件对火炮的制退机进行散热分析,得出制退机的散热规律及温度分布。结果表明,该方法简单可行,构思新颖,为以后选取有较好散热性能的制退机材料提供依据。     

二维后坐火炮发射动力学研究

Kane方法建立了某155mm二维后坐火炮发射动力学模型,针对火炮发射稳定性问题进行了数值模拟,结果表明采用二维后坐技术有助于保持轻型火炮的发射稳定性。     

火炮后坐仿真试验系统及其动力学数值仿真

本文在介绍火炮后坐仿真试验系统基本原理的基础上，根据系统的特点，采用火炮后坐与内弹道计算相结合的方法建立了动力学数值仿真模型，对两种不同类型的火炮作了仿真计算，并与试验结果进行了对比，结果表明数值与仿真试验具有良好的一致性，因而对仿真试验具有较强的指导作用。     

基于差动活门式反后坐技术仿真研究

在分析了一般活门缓冲装置的液动力基础上,提出了差动式活门改进措施,建立了缓冲器后坐过程及复进过程的二自由度二阶动力学方程,应用Matlab求解,获得了后坐过程及复进过程的动力学响应,结合实际试验测试,验证了该动力学模型建立的准确性,采用与制退机散热条件有关的修正系数方法,对单发射击时制退液温升进行了计算。仿真计算与实测误差满足工程设计要求,为气液结构仿真分析提供了理论指导。     

某火炮反后坐装置布局方案数值模拟分析

反后坐装置布局对火炮的总体性能有重要影响,为了定量分析不同反后坐装置布局方案,建立了某火炮反后坐装置典型布局方案的有限元模型,对火炮主要架体进行了结构刚强度数值计算和对比分析。研究表明制退机和复进机空间对称布局方案有利于提高火炮刚强度,进一步的非线性有限元动力学数值计算及分析表明,这种布局方案也有利于减小对炮口振动的影响。     

轻型车载火炮二维后坐动力学研究

针对车载火炮轻量化技术中的后坐阻力控制问题,开展了二维后坐系统动力学研究.通过后坐运动分析,建立了二维系统运动微分方程,结合车载火炮射击工况,进行了受力分析,进而建立了轻型车载二维后坐火炮的发射动力学模型,并进行了仿真计算.分析结果表明,采用二维后坐系统能够有效减轻火炮后坐阻力.     

火炮高平机参数辨识与灵敏度

为准确模拟高平机在火炮发射状态下的动态响应, 基于含气油液压缩模型和油缸膨胀刚度,结合高平机结构构型,建立火炮发射状态下的某高平机动力学模型。采用多体动力学仿真软件ADAMS完成高平机参数化模型建模,确立高平机模型中的待辨识参数。根据某车载炮射击试验数据和火炮发射动力学模型,引入粒子群优化算法对高平机参数进行辨识,获得高平机模型参数值。辨识后模型输出结果与试验数据吻合良好,验证了模型精度及参数辨识结果的有效性。对影响火炮俯仰运动的高平机参数进行灵敏度分析,分析结果表明,高平机油液含气量、油缸初压等若干参数对火炮起落部分俯仰运动的影响较大。     

火炮修后水弹试验后坐复进运动分析计算

目前火炮大修后虽广泛采用水弹试验来检验火炮修理品质,但对火炮水弹试验理论研究很少;针对这一现状,对考核修后火炮品质的火炮后坐复进运动规律进行了分析研究;基于水弹试验原理与工程实践,建立了火炮水弹试验后坐复进运动计算模型,并以某炮为例进行了仿真计算,计算结果与测试结果基本相符,表明所建立模型的正确性和计算结果的可行性。     

火炮制退机流场分析及节制环磨损机理研究

火炮制退机是火炮的重要组成部分,为了减少经典火炮后坐液压阻力计算模型和制退机内部流场仿真模型简化对制退机内部流场分析精度带来的影响,通过建立基于Fluent的最大限度接近于实际情况的制退机内部流场模型,运用动态网格层变法和局部网格重构法并结合Profile文件设置动网格,通过仿真得出制退机内部流场的压力、速度等的瞬时分布;在对制退机关键部件节制环周围流场分析的基础上,对节制环磨损机理进行了研究,为今后的火炮制退机优化设计和延长制退机使用寿命提供了理论基础。     

以火药为能源的炮口式火炮动态后坐技术研究

在分析国内外以火药为能源的火炮动态后坐技术现状的基础上,设计了置于火炮炮口处的火炮动态后坐发生装置。以某型地面火炮为例,建立了该方法的内弹道计算模型,并进行了内弹道方程组的诸元解算,并以某型地面火炮炮身为研究对象,基于有限元仿真软件ABAQUS对火炮动态后坐过程中的火炮身管进行了有限元仿真,同时也进行了多次以火药为能源的火炮动态后坐试验。仿真和试验结果均证明,结构设计合理、可靠,满足火炮动态后坐性能检测要求。