主动气动起旋离心抛撒技术研究

以子母弹药主动气动起旋离心抛撒子弹药为研究对象,采用气动/运动一体化数值模拟方法对全弹主动气动起旋过程进行动力学仿真,得到母弹主动气动起旋转速与离心抛撒开舱条件;讨论了不同滚转舵偏和前置小翼对主动气动起旋过程的影响;通过子弹药弹道仿真计算,对母弹离心抛撒子弹药的射程、散布面积和散布图形进行了对比分析。研究结果表明:尾舵偏转产生的滚转力矩是影响转速的主要因素,当来流条件和姿态角保持不变时,初始滚转舵偏与全弹转速成正比;在保持纵向操纵性能的前提下,增加尾舵展长并减少弹体表面除尾舵外的其他气动阻尼面可加快全弹的自起旋过程;通过调整母弹的初始滚转舵偏和开舱条件,可以实现子弹药散布面积与散布密度的可控调节。研究结果对主动气动起旋离心抛撒技术在子母战斗部上的应用具有一定的参考意义。     

薄壁金属气囊抛撒性能流固耦合分析

为研究机载布撒器囊式抛撒系统中气囊的抛撒性能,以初始为扁平结构的薄壁金属(304不锈钢)气囊为研究对象,采用流固耦合的方法对其膨胀抛弹过程展开数值仿真分析,得到囊内的流场特性和囊壁的应力响应,计算结果与试验吻合较好.分析了入口边界条件及气囊结构对抛撒结果的影响,计算结果表明:气囊入口直径和入口边界条件是影响子弹分离速度和过载的关键因素,装药量、入口直径越大,子弹过载越大;一定装药量下,气囊入口直径不同时,子弹存在极限分离速度;气囊初始面积对子弹分离速度影响很小(仅4%),主要影响囊内的燃气压力,初始面积越大囊压越小,有利于降低囊壁的应力值.计算结果可为气囊结构的优化设计与工程实际应用提供重要参考.     

爆炸抛撒子弹翻转运动研究

针对子母弹爆炸抛撒实验中产生的子弹绕弹轴垂直方向翻转的现象,通过理论和计算机仿真两方面的研究,以弥补对这一问题研究的空白.应用经典力学理论建立了子弹翻转运动的理论模型,并采用LS-DYNA对子弹翻转过程进行了仿真计算.采用理论模型计算得到的子弹翻转角速度与仿真结果具有非常好的一致性,说明所建立的理论模型是正确的,可以用来预测子弹爆炸抛撒时子弹翻转的角速度.     

爆炸抛撒方式对FAE云雾爆轰特性及威力影响的实验研究

为探讨中心药管和径向药管爆炸抛撒对FAE爆轰特性及威力影响,通过高速录像、压电传感器和红外热像仪记录FAE静爆实验。获得两发50kg PO、1.5kg抛撒装药、两种爆炸抛撒作用下的云雾扩散、火球温度、冲击波超压数据。结果表明,采用中心药管和径向药管爆炸抛撒形成的云雾覆盖面积和起爆形态相差不大;后者在云雾和破片均匀性方面优于前者,火球温度比前者增益约12%,冲击波超压比前者增益约20%~35%。     

小型子弹抛撒后的飞行力学特性影响研究

利用子弹尾翼展开过程风洞试验气动特性和尾翼在驱动力作用下在不同张开位置对应时间的测量结果,分析研究子弹抛撒引起的初始角速率对飞行攻角的影响;根据子弹飞行过程中最大攻角限制,确定子弹抛撒初始角速率控制范围。子弹抛撒初始角速率要求可进一步放宽,研究结果对子母弹药子弹抛撒设计中姿态调整具有现实意义。     

弱约束抛撒条件下子弹对靶板扩孔能力研究

为提高在弱约束抛撒条件下子弹的毁伤效果,采用数值模拟与实验相结合的方法对薄壳子弹以不同攻击姿态对金属靶板的扩孔能力进行研究。建立子弹侵彻金属靶板的有限元模型,对不同着角、攻角情况下的穿甲过程进行数值模拟;对子弹各部件过载及装药安定性进行分析,并完成了不同工况下扩孔情况的计算。计算结果与实验结果一致性很好,相对误差小于10%。结果表明,该方法适合于弱约束抛撒条件下子弹对靶板的扩孔能力研究。     

子母弹抛撒参数优化与抛撒/盲区半径误差分析

以抛撒半径和抛撒盲区作为优化目标,以母弹抛撒时的高度、速度、当地弹道倾角、子弹最大抛撒速度和子弹最小抛撒速度等抛撒参数为优化变量,研究了子母弹抛撒参数优化设计方法.以该优化方法计算了一个算例,利用计算得到的偏导数进行了抛撒半径和盲区半径的误差分析.     

FAE燃料抛撒与云雾状态的控制

燃料抛撒与云雾状态的控制是提高ＦＡＥ威力的重要途径之一,本文讨论了与燃料抛撒和雾化有关的问题,并在实验基础上归纳得到云爆条件的基本关系式。     

固体与液体混合燃料抛撒过程数值模拟

固体与液体混合燃料通过爆炸驱动形成燃料空气炸药云团,其爆轰威力在很大程度上取决于云团的状态,云团分布是云爆装置设计的基础。通过数值模拟,研究了固体与液体混合燃料抛撒过程,在Fluent软件的基础上探索了固体与液体混合燃料抛散的数值模拟方法。计算得到的燃料抛撒随时间和空间的扩散过程,其中径向速度、云团范围和湍流过程与实验结果相吻合。研究结果表明,文中建立的数值模型和计算方法能够较好地模拟固体与液体混合燃料的云雾抛散过程,为云爆装置优化设计提供了基础数据。     

弹壳体结构对燃料装药抛撒速率影响的数值模拟研究

为研究壳体结构对燃料近区抛撒速率的影响,利用LS-DYNA程序,分别对无加强杆结构和有加强杆结构的中心抛撒药驱动燃料抛撒和壳体破坏过程进行数值模拟,并与试验结果进行了对比,得到了燃料边界初始膨胀状态、壳体破裂过程和刻槽应力随时间变化的规律,以及不同结构对燃料抛撒最大速率的影响。研究结果表明：在满足结构强度的要求且径向强度相同的情况下,加强壳体的轴向拉力,能够有效提高燃料抛撒速率;在相同的中心药量/燃料量的情况下进行抛撒,当轴向拉力提高0.7×10⁶ N时,有加强杆结构较无加强杆结构有利于获得较大的抛撒速率,有加强杆结构的燃料最大抛撒速率可达316.3 m/s,无加强杆结构的燃料最大抛撒速率为285.3 m/s,燃料抛撒最大速率提高了10.8%.