火炮卡膛一致性问题研究

为了分析火炮输弹过程对弹丸卡膛一致性的影响,研究了整个输弹过程.通过考虑输弹过程中的输弹力、卡膛速度、弹丸入膛过程中与身管内壁的接触碰撞等方面因素,建立了卡膛过程的动力学模型,对输弹力、弹丸与身管的间隙及接触碰撞对卡膛一致性的影响进行了分析和定量研究.分析结果表明,采用恒力输弹方式、弹丸与身管间的间隙及其接触碰撞的存在必然降低高低射界内不同射角弹丸的卡膛一致性,而采用变力输弹方式和降低输弹机安装位置等措施可以有效改善弹丸的卡膛一致性.     

某弹射输弹机卡膛故障研究

弹射输弹对于大口径火炮全自动装填系统提高装填速度有着重要影响,而影响弹射输弹性能的关键因素是弹丸的速度和姿态.某弹射输弹机在试验中出现弹丸卡膛不稳定现象,为解决这一问题,针对弹丸姿态和速度对输弹机进行了运动学分析及相关测试,综合各种数据分析影响卡膛的关键因素,并针对这些因素对输弹机进行相关改进.从最后试验效果看,改进达到攻关目的,解决了弹丸卡膛不稳定问题.     

面向输弹一致性的某输弹机稳健优化设计研究

为了提高弹丸卡膛一致性,以减小弹丸卡膛起始点运动参数波动即提高输弹一致性,根据输弹机工作原理和输弹实验,归纳了输弹系统中的随机参数。基于ADAMS软件建立了考虑参数随机性的某输弹机输弹过程动力学模型。以弹丸卡膛起始点运动参数标准差最小为目标,以卡膛速度下界达到3 m/s为约束,建立了面向输弹一致性的输弹机稳健优化模型。采用全局和梯度组合优化算法以及描述抽样,提高了优化计算效率。数值算例结果表明,优化后输弹机卡膛速度满足要求,输弹机的输弹一致性得到提高,验证了所提方法的有效性。     

基于位移传感器阵列的卡膛几何参数测量方法

大口径火炮弹丸装填不到位及卡膛姿态的一致性分别会对火炮内膛磨损及射击精度产生较大影响。针对某型火炮弹丸卡膛状态参数测量现状,提出一种适用于射击现场的基于位移传感器阵列的卡膛几何参数测量方法。介绍了卡膛几何参数测量原理及组成,分别建立了药室轴线测量模型、弹丸轴线测量模型及弹丸尾端面等测量模型,并对各测量模块的性能进行了分析与验证;在此基础上,利用该测量装置对射击现场弹丸卡膛状态下的几何参数进行实际测量,通过分析实验结果验证了该测试系统测量的稳定性与准确性。     

基于锥膛炮的弹丸弹裙膛内阻力研究

针对锥膛炮炮膛和弹丸的结构特点,分析了锥膛炮直膛段弹丸后弹裙与膛壁之间摩擦阻力的变化过程和锥膛段弹丸弹裙高速冲击锥膛受到的挤压阻力变化过程;建立了弹丸弹裙膛内阻力数学模型;根据所建模型进行了编程计算,得出了弹裙膛内阻力-位移变化曲线、膛压-位移曲线和速度-位移曲线,计算结果与实验结果一致。研究结果可为锥膛炮内弹道设计和弹丸结构优化提供参考。     

弹丸卡膛姿态测试系统设计与实现

针对弹丸卡膛姿态对火炮射击精度的影响，分析了弹丸卡膛姿态测试的基本原理，设计了由位敏探测器、光学镜头组、抗过载激光器、信号电路等组成的弹丸卡膛姿态测试系统，并进行了系统试验验证，试验结果表明该测试系统具有较高的精度、重复率和线性。     

弹丸卡膛规律影响因素分析

为了研究弹丸卡膛参数对弹丸膛内运动初始条件的影响,对中大口径火炮弹丸卡膛过程进行分析。利用显式动力学有限元数值模拟方法对新型155 mm火炮弹带惯性卡膛过程进行了分析研究,综合考虑不同的卡膛速度、摩擦系数、身管仰角、初始卡膛姿态角、弹炮间隙对卡膛深度、卡膛力以及卡膛姿态的影响,得到了各个因素对卡膛结果的影响规律,其中卡膛速度、摩擦系数对卡膛深度和卡膛力有较大影响,而身管仰角和初始卡膛姿态角对卡膛姿态起到了较大的作用,弹炮间隙则对3个卡膛结果都有明显的影响,这些结论为弹药装填机的设计和揭示弹丸膛内运动规律提供参数依据。     

基于迭代学习的供输弹系统协调器控制研究

针对某供输弹系统协调器中托弹盘翻入输弹线采用行程开关控制,位置控制精度难以保证,影响到弹丸卡膛一致性的问题,引入迭代学习控制作为位置环控制器,设计了一个控制托弹盘翻入输弹线的永磁同步电机控制系统,仿真结果表明:经过多次迭代学习后,位置控制误差趋于一个稳定值,有利于提高弹丸的卡膛一致性,从而提高火炮射击精度。     

某型自行榴弹炮弹丸卡膛深度监控系统设计

基于部队实战训练过程中某型榴弹炮出现不同射角弹丸自动装填不到位并且难以发现这一实际问题,在分析弹丸全自动装填过程的基础上,利用激光测距技术、自动控制技术和单片机技术设计了弹丸卡膛深度监控系统。介绍了系统的实现原理、总体设计和应用试验,给出了3门火炮不同状态下的弹丸卡膛深度检测结果。结果表明该设计能快速有效地完成自行榴弹炮弹丸卡膛深度的监控,为自动检测火炮全自动输弹系统工作状态是否良好以及为部队火炮装备预防性维修和勤务保障奠定了一定的理论依据。     

某大口径火炮弹丸卡滞的内弹道计算与分析

针对某次膛炸事故,从经典内弹道和一维两相流内弹道两个方面建立了弹丸卡滞的内弹道数学模型,并进行了计算与分析。经典内弹道计算结果认为,在弹丸发生卡滞时刻,大部分发射药已燃烧,膛压曲线处于下降阶段,弹丸卡滞后,膛压虽有一定程度的上升,但膛压上升幅值并不大。一维两相流内弹道计算结果认为:弹丸卡滞时,膛底压力明显处于下降阶段,而弹底压力则在峰值附近,当弹丸突然停止运动后首先引起弹底压力骤升,上升幅值超过50%,压力波从弹尾向膛底传播引起膛底压力上升,压力波到膛底后反射,又向弹底传播,形成膛内压力的剧烈震荡,且压力波整体上呈振荡收敛趋势。     

气枪测试与膛压曲线计算初探

本文是以实测弹簧活塞式气枪活塞运动的时间、位移曲线为线索，以实测数据为依据，以波意尔－马略特定律为核心，探讨了膛压曲线的计算方法根据算得的膛压数据，算出了弹丸初速等参数与实际测试结果相符。     

基于流固耦合的某摆膛炮膛管间隙研究

针对摆膛炮在一定射弹量后卡膛无法正常供弹的问题,为确定某摆膛炮摆膛和身管之间的合理间隙,通过温度场理论计算得到结构模型初始参数; 利用流固耦合和动网格仿真模拟弹丸发射及装弹过程中该发射装置身管、摆膛传热过程; 采用有限元热-应力模块研究该炮在五连发的高温高压下摆膛和身管间隙位置的形变位移。利用该方法,在该火炮连续发射5发的条件下,获得了摆膛和身管关键位置的温度变化情况; 采用热-应力有限元计算得到了膛管形变位移,确定了两者间隙的合理范围。     

某转膛自动机异常发射故障分析

根据某自动机工作原理,分析了可能产生异常射出1发弹故障的原因,建立了故障模式.采用故障树诊断方法,详细剖析了异常射出1发弹故障的原因.经过多方排查验证,最终原因是转膛体衬套与炮箱的轴向间隙预留不足,多次点射引起转膛衬套温度升高而膨胀,导致转膛体、转膛衬套与炮箱的摩擦转动阻力矩增大,造成击发不响、间隔数十秒后又射出1发弹故障.经计算分析和多次试验验证,适当减短转膛衬套,再未出现该异常发射故障.     

坡膛结构参数对枪械内弹道挤进时期的影响研究

枪械射击过程中枪管坡膛处工作环境恶劣,为了研究枪管坡膛角度对挤进过程坡膛处受力的影响,建立了不同坡膛角下考虑枪管及弹头结构特性、本构非线性等因素的三维有限元模型,分析了不同坡膛角对弹头挤进过程的影响,获得了不同坡膛角下挤进阻力随挤进位移的变化数据;建立了挤进阻力的响应面模型,基于上述数据采用Hermite多项式,求解获得了挤进阻力以坡膛角和挤进位移为变量的计算公式;提出建立了考虑挤进阻力的弹头挤进过程的动力学模型,编程计算了枪弹挤进过程中的挤进压力,获得了某大口径机枪满足弹头初速条件的坡膛角度取值范围为0.11°~1.13°,进而得到了缓减枪管坡膛受力、保证弹头最高初速、满足坡膛角设计范围的坡膛角度最优解为0.56°。     

“金属风暴”武器的耦合膛压测试弹设计

为了获得“金属风暴”武器发射过程中的耦合内弹道参数,以达到武器系统优化改进目的,设计测试“金属风暴”武器相邻弹丸之间耦合膛压的测试弹。针对30 mm小口径武器弹上空间有限、耦合膛压导致弹丸同时受弹底压力、弹前压力,力学特性复杂的问题,设计了测试弹的机械结构,将薄膜压电传感器、加速度传感器、信号采集调理、信息处理和存储、通信传输、电池等电路系统集成一体,制成了耦合膛压测试弹; 为了提高耦合膛压的测量准确性,利用加速度测试结果对薄膜传感器压力测量结果中的惯性力进行了修正。利用“金属风暴”武器开展了射击试验,检验了耦合膛压测试弹的性能。试验结果表明:耦合膛压测试弹的机械强度满足发射及回收要求,测试弹机械结构可以保护薄膜传感器不被火药气体烧蚀,经过加速度传感器修正处理可以得到弹丸发射期间的弹底压力与弹前压力,耦合膛压测试弹能够获得“金属风暴”武器的耦合内弹道参数。     

超高射频武器串联发射膛口流场数值模拟

为了研究超高射频武器高频连发时膛口流场形成机理和对弹丸飞行的影响,基于 ALE方程和嵌入网格技术,结合动网格方法进行数值仿真分析。数值结果清晰地揭示了高频连发时火药气体相互叠加形成的复杂流场的结构。在相同装药量下,高频连发时后续弹丸膛内加速度远小于首发弹丸;后续弹丸出膛口后,弹前火药燃气膨胀形成低压区,而弹后压力高于首发弹丸弹后压力,使其加速度大于首发弹丸。仿真结果为研究超高射频武器高频连发时弹丸受力分析提供一些理论依据。     

某输弹机虚拟样机仿真

某型自行火炮输弹机的虚拟样机,基于虚拟样机技术,利用ADAMS,结合Pro/E软件建立.其建模包括输弹机本体、齿轮传动装置及液压系统建模.通过动力学分析获得0°、30°和65°装填角条件输弹机的仿真结果,得出三种装填角弹丸的卡膛速度.与理论计算、实验结果进行比较,证明所建输弹机虚拟样机可信.     

机枪水下发射膛口燃气射流场分布特性的数值模拟

为了解机枪在水下发射环境中膛口燃气射流场的演化特性,建立了膛口燃气射流(含弹丸)在液体中扩展的两维两相流模型,借助Fluent软件,运用UDF和动网格技术,针对12.7 mm机枪在水中发射形成的膛口燃气射流场进行了数值模拟与分析。结果表明,在近水面发射条件下,燃气出膛口后,先迅速膨胀,形成一个射流膨胀区,温度与压力迅速降低。随后由于膛口燃气持续流入,受限于弹底边界和周围水的约束,形成一个压缩区,燃气温度与压力又快速上升。在弹丸出膛后0.12 ms,已经能清晰地观察到马赫盘结构,且马赫盘距膛口的位移随时间变化特性满足指数上升规律; 在10 m水深发射环境下,膨胀区的扩展受限于更大的水压,使膨胀区下游与气液界面附近的温度峰值与压力峰值偏大,且峰值所处位置向膛口方向移动; 马赫盘距膛口位移随时间变化较小。     

火炮身管内膛擦拭及影响

简述了人工手动擦拭、半自动擦拭和自动擦拭的优缺点及应用,并分析了身管内膛特别是膛线起始部的擦拭对起始弹道中弹丸挤进压力、首发近弹、胀膛、膛炸、身管寿命等的重要影响。分析表明,研制新的擦拭剂,开发新的擦拭工艺对实现高效、环保、经济的身管内膛维护保养至关重要。     

输弹机虚拟样机建模与动态仿真

用三维CAD软件Pro/E对输弹机进行了几何建模.通过接口模块输入ADAMS软件,由AD-AMS自动获得各构件的质心位置、质量和转动惯量,并给定部件间的约束,实现输弹机本体的建模.利用ADAMS软件对输弹机虚拟样机进行了仿真,确认了链传动机构模型的正确性,获得了0°、30°和65°装填角条件下弹丸的卡膛速度仿真结果.通过与物理样机实测结果比较,证明了所建输弹机虚拟样机是可信的.