冷热枪状态下弹枪相互作用的热力耦合分析

为了研究在冷热枪状态下弹枪的相互作用,以某型自动步枪的铜被甲弹丸与枪管为研究对象,建立了其相互作用的热力耦合有限元模型,模型结合了考虑温度对摩擦因数影响的摩擦力子程序以及基于火药燃烧过程的内弹道载荷子程序,对弹丸温度变化及其在全枪管中的运动进行了数值仿真分析。结果表明:冷枪时,铜被甲弹丸表层升温在200℃左右;400℃及700℃的假设热枪状态下,刚完成挤进时铜被甲弹丸表层温度已经接近熔点,在膛内运动过程中表层铜材料剥落,枪管内膛会出现了"挂铜"现象;另外,热枪状态下弹丸在膛内的攻角变化明显大于冷枪状态下的攻角,不仅印证了热枪射击精度比冷枪射击精度差,也揭示了造成此现象的机理:由于高温下铜被甲圆柱部材料软化脱落,变形不规则,造成弹丸在膛内及出膛摆动增大。     

身管弹膛和线膛同锻时下沉段皱褶试验研究及其预测

身管弹膛和线膛同锻技术可用径向精锻工艺同时锻出弹膛和线膛,将彻底解决身管弹膛和线膛的同轴度问题,改善坡膛部位的表面粗糙度。为提高身管内膛的加工质量,以身管弹膛和线膛同锻为对象,研究下沉段和锻造段产生的褶皱以及演变情况。通过对身管径向锻打试验和形貌试验分析处理,发现弹膛和线膛同锻时：下沉段将会产生褶皱,并且褶皱随着变形的增加,深度不断加深;当进入锻造段后,部分皱褶被打平,变成了身管微裂纹。应用有限元分析软件Abaqus对身管锻打过程进行仿真,发现锻打过程中下沉段径向应变ε_r和周向应变ε_θ的比值[SX(]ε_r[]ε_θ[SX)]为定值,不同锻打工艺参数下应变比值不同。研究结果表明：身管下沉段单次锻打产生的褶皱深度Δd_w可以用径向应变ε_r和周向应变ε_θ的比值[SX(]ε_r[]ε_θ[SX)]来表示,拟合的关系式为Δd_w=0.058 8[SX(]ε_r[]ε_θ[SX)]+0.052 1;结合锻打所需的锤数可以预测出下沉段结束位置的皱褶深度,皱褶深度的预测有助于防止褶皱在锻造段挤压形成锻造身管的微裂纹。     

一种枪械射弹散布预测方法

为了在设计阶段预测枪械的射弹散布,缩短研制周期,提出了一种基于协同仿真模型的枪械射弹散布预测方法。通过枪械随机内弹道模型、弹/枪相互作用模型和外弹道模型之间的参数传递,构建了枪械协同仿真模型。将随机内弹道模型计算得到的随机膛压变化值传递给弹/枪相互作用模型,使弹丸出膛时的质心初速偏角发生变化; 再将初速偏角值传递给外弹道模型,得到相应的射弹散布。仿真结果表明:弹丸质心速度的横向偏角较小,但纵向偏角最大可达到0.21°; 该协同仿真法得到的100 m立靶处射弹散布与实弹射击结果相比,误差小于13%,验证了该枪械射弹散布预测方法的准确性。     

高温引起的弹头壳铜被甲材料性能变化对弹头膛内运动影响

为了研究高温下铜被甲弹头在膛内运动状况,通过高温拉伸试验得到枪管材料和弹头壳铜被甲材料的力学性能参数,建立了铜被甲弹头在全枪管中的挤进运动有限元模型。该模型考虑了枪管在重力作用下的预弯曲以及铜被甲材料在不同温度时的力学性能。通过数值模拟研究了弹头挤进过程以及弹头在膛内运动姿态,分析了铜被甲弹头在不同温度下的挤进阻力、材料流动及变形。计算结果表明,温度越高,弹头在膛内变形越大,前进阻力也越大,弹头头部铜被甲弯曲程度越厉害;对弹头运动姿态进行分析后发现,温度越高,弹头在膛内摆动角越大,说明了热枪状态下铜被甲弹头的射击精度会下降,射弹散布变大。