随行装药内弹道数值模拟

本文分析了随行装药技术提高火炮初速的机理,给出了随行装药的内弹道计算的经典简化模型,并列出了部分理论计算与实验的结果.     

随行装药的数值模拟

本文利用内弹道均相流模型对随行装药这一特殊的装药结构进行了数值模拟，分析了标识随行装药性能的参数对内弹道诸元的影响。     

随行装药火炮经典内弹道模型与实验技术研究

对随行装药理论和实验技术做了进一步的研究。建立了更能反映膛内气体流动、能量转换的经典内弹道模型，并引入了包覆、钝化火药的计算方法。对随行装药的最佳随行效果和点火延迟时间进行了论证和分析。同时，还介绍了随行装药实验技术研究的部分结果。     

埋头弹随行装药内弹道性能的数值分析

为研究埋头弹火炮的更优性能,基于2次点火及火药程序燃烧控制技术,建立了埋头弹固体随行装药内弹道零维模型。针对某埋头式榴弹的试验结果进行了数值模拟,获得的初速、膛压变化规律与实测结果相吻合。在此基础上,数值分析了加载随行装药后多参数变化对埋头弹火炮内弹道性能的影响。结果表明,在最大膛压不变的条件下,随行装药可提高炮口初速6%; 随行装药量、燃速系数及点火延迟时间三者合理优化匹配,才能实现最佳的内弹道性能。     

粘结式随行装药两相流内弹道模型及其计算

采用将随行装药区看成是一个独立的燃烧区，主装药区与随行装药存在着质量，动量和能量的交换，从而建立了应用于粘结式随行装药结构的一维两相流内弹道模型，并论述了差分格式和边界的处理方法，给出了针对３０ｍｍ火炮随行装药结构的内弹道计算结果。     

一种新型固体随行弹药的实验研究

为实现固体随行装药的随行效果,设计了一种新型固体随行装药试验弹,对不同发射药进行了密闭爆发器试验,并开展了30mm火炮内弹道试验,分析了不同点火延迟机构的点火延迟效果。试验结果表明:RGD7-4/7发射药和2/1樟燃速相比5/7和4/7单基药更符合随行装药的速燃性要求,主装药采用5/7或4/7单基药装药,随行药室采用RGD7-4/7和2/1樟发射药,通过点火延迟机构控制合适的时间点燃随行药,可实现膛压P——t曲线压力平台;与常规装药对比,在膛压300MPa基本不变条件下,初速最高提高4.25%,表现出良好的随行效果。     

随行装药技术的研究现状与展望

由Langweiler最先提出的随行装药技术,被认为是最有希望大幅度提高初速的装药技术.使用该装药技术不需象常规火炮系统那样,以增大装药量和提高膛底压力为代价来提高弹丸的炮口动能.因此,多年来人们一直没有停止通过随行装药来提高弹丸初速的研究.本文从实验和理论研究两个方面,综述了随行装药的研究现状,并为随行装药的进一步研究提出了一些有意义的建议.     

随行装药效果与敏感性研究

对随行装药理论和实验技术做了进一步研究，在实验基础上，利用经典内弹道模型，对随行装药的各种可行方案进行了论证和分析，其中包括：随行装药的最佳随行效果；包覆或钝化延迟时间的优化等。     

液体发射药在随行装药技术中的应用

随行装药技术是一种在不增加最大膛压条件下,能有效提高火炮初速的装药技术.国外一直没有停止对该技术的研究,但是由于缺乏性能稳定高燃速火药,人们对于随行装药技术的研究工作一直难以取得根本性的突破.液体发射药的研究和使用,为随行装药技术的研究工作指明了新的方向.该文介绍了国外对于液体发射药随行装药技术的一些研究状况.     

固体发射药双药室辅助装药内弹道数值模拟

利用经典内弹道理论,将内弹道过程划分为3个阶段,建立各阶段相应的数学模型,通过模拟和分析,研究固体发射药双药室辅助装药的能量释放规律,模拟结果与试验结果具有较好的一致性,辅助装药能有效地提高武器的初速．     

基于多层发射药内弹道模型的软件设计与实现

建立了多层发射药内弹道模型,并以该模型为基础,采用MATLAB程序语言进行软件开发,介绍了软件体系的结构和程序流程,并用模块化思想提高软件的可扩展性和重用性;利用编制的软件对多层发射药内弹道过程进行仿真模拟计算,并将模拟计算结果与30 mm口径火炮的内弹道性能实验结果进行对比;结果表明:采用本模拟计算软件所得计算结果与试验结果吻合,具有较好的一致性,为多层发射药的内弹道性能研究以及发射药装药设计提供理论参考依据。     

液体随行装药内弹道计算中液滴喷雾模型分析

随行装药是一种能在最大膛压不变的条件下,通过提高膛压曲线充满系数,从而提高弹丸初速的新型技术。针对30 mm液体随行装药结构,建立内弹道零维模型,其中随行液体药采用喷雾燃烧模型。为了寻找较好的液滴直径计算模型,分别采用定直径液滴模型、气动破碎的变直径液滴模型以及破碎液滴直径呈正态分布的模型进行内弹道数值计算。结果表明,在最大膛压保持不变的条件下,3种液滴直径模型的数值计算结果均与实验结果基本吻合,液滴直径呈正态分布的模型计算结果最接近实验值。     

部分切口杆状发射药内弹道性能的数值模拟

为了研究部分切口杆状发射药的装药内弹道性能,基于经典内弹道理论建立了部分切口杆状发射药的装药内弹道计算模型,采用高能硝胺发射药配方的部分切口杆状发射药进行了装药内弹道性能计算,在30 mm火炮上进行了试验验证,并分析了切距、切宽及切深对部分切口杆状发射药内弹道性能的影响。研究结果表明:采用建立的部分切口杆状发射药内弹道模型计算获得的最大膛压为430.2 MPa,与试验测试的最大膛压平均值409.7 MPa的计算误差为5.0%;计算的炮口初速为1378.2 m·s~(-1),与试验测试的炮口初速平均值1409.6 m·s~(-1)的计算误差为2.2%;最大膛压和炮口初速随切距的增大而减小,切距从5 mm增加至50 mm,最大膛压降低了12.0%,初速降低了3.1%,且在切距值大于20 mm后对膛压及初速的影响逐渐降低;最大膛压及炮口初速随切深和切宽数值的增加而增大,切深对最大膛压的影响相较对炮口初速的影响更为显著,切宽数值的变化对内弹道性能的影响总体较小。     

固体脉冲推力器内弹道仿真与优化设计

为了研究固体脉冲推力器的内弹道特性以提高其性能,根据其不同阶段的工作特性,建立了考虑点火药燃烧的内弹道模型,对推进剂药柱数分别为13、16、19时的推力变化曲线进行了仿真研究,分析了点火药量对内弹道特性的影响。仿真与试验结果一致性较好,表明建立的脉冲推力器内弹道模型和仿真系统能较好地刻画其推力特性,点火药燃烧导致了较大的初始压力峰,在脉冲推力器的点火启动阶段必须考虑点火药燃烧对内弹道特性的影响。在此基础上建立了脉冲推力器的喷管结构优化模型,运用多岛遗传算法对喷管结构进行了优化,结果表明,合理的喷管设计提高了脉冲推力器的性能。     

两节筒航空座椅弹射机构的内弹道模型

航空座椅救生弹射弹是飞行员应急离机的理想装置.该文在枪炮内弹道的基础上,结合航空座椅弹射机构的特点,对两节筒弹射机构的内弹道模型进行了探讨,并对向上弹射和向下弹射均作了考虑,经对几种制式弹的计算,结果都十分理想.     

利用随行装药技术实现超高速发射的探讨

在探讨了运用常规方法实现超高速发射的基础上,该文着重讨论了固体随行装药(STC)技术,完成了相应的弹道摸底试验.在某30mm火炮上使质量为57g的弹丸获得了大约2115m/s的初速,在最大膛压相当的情况下,初速增加了近100m/s,初步显示了随行装药(TC)技术提高火炮初速的弹道效果,并且还有很大的增速潜力.