AP/HTPB底排药柱点火试验研究

采用点火瞬时性模拟试验装置和旋转中止燃烧试验装置实验研究了点火药为ZrH2 PbO2的GC－45点火具和点火药为Mg PTFE的改进型点火具对AP／HTPB底排药柱的点火。实验结果表明,前者存在点火延滞期长、燃烧侵蚀现象严重,以致造成射弹射程和密集度下降,因此建议采用以Mg PTFE为点火药的改进型点火具。     

底排药柱初温对射程的影响

本文从理论和实验上证实了底排药柱初温对射程有较大影响，它将产生较大的射击偏差，降低射击命中率。为了提高射击命中率，在射表中要增加对底排药柱初温的修正项；在大控弹道模型中应当包含药柱初温的影响因素。     

镁合金可燃内衬对底排药柱动态形变及燃烧稳定性的影响研究

为了解决复合底排药剂在发射过程中出现的药柱破碎、燃烧失稳等问题,提出了在底排药柱内腔直接加装一种具有短暂性结构保护和辅助燃烧作用的镁合金可燃内衬的防护、助燃措施。利用ABAQUS软件建立了底排药柱在极端工况条件下有、无可燃内衬时的发射过程有限元仿真分析模型,并进行了动态射击对比验证试验。仿真分析表明：可燃内衬能够有效防止底排药柱过度变形。动态射击对比验证试验结果表明：加装可燃内衬后,弹丸平均初速提高4.97 m/s;同时,底排药柱点火燃烧的一致性和稳定性均有所提高。     

底排点火具参数设计及其与底排药柱的匹配

介绍了点火具静止测时装置的设计思路，论述了点火具的主要技术指标－常温燃烧时间的控制以及提高其精度的途径；研究了点火具喷气孔径、装药量对底排弹弹道性能的影响以及点火具技术参数与底排药柱力学性能之间的匹配关系。     

底排药剂燃烧速率影响因素试验研究

底排药剂燃烧速率的计算公式准确与否是关系到底排装置内弹道参数计算结果正确性的前提之一。但是，对于影响燃烧速率的一个重要因素，即弹丸的高速旋转对燃烧速率的影响规律问题至今还没有形成完全一致的认识。     

高速气流扰动下底排点火具的燃烧特性研究

为了研究点火具在高速气流作用下的燃烧特性,对其进行了风洞试验的研究。结果表明:不同的药剂、不同形式的点火具在高速气流的扰动下有不同的燃烧规律;点火具产生的燃气在底部尾涡区的作用下被封闭在点火具端部附近;颗粒以弧线的形式绕过尾涡区后加速到接近于来流速度。     

基于药柱变燃速燃烧的底排减阻增程方法

为了深入研究底部排气弹减阻增程的特性,进一步提高弹丸的射程。针对国内某155 mm底排弹,建立了不同燃速燃烧的底排药柱、变燃速燃烧的包覆药柱和药柱包覆层位置的变化三种情况下的燃烧模型,模型中引入了燃速改变系数,并通过数值计算分析了其对底排弹减阻和增程的影响。结果表明,当燃速改变系数从0.7增加到1.2时,底排工作时间减少27.08 s,射程减少1.16 km,增程率减少3.86%;变燃速燃烧的药柱在内层采用高燃速燃烧,外层采用低燃速燃烧的增程率可达32.33%;对药柱分层燃烧位置优化后,在距药柱内环约1/4处有最佳射程39.76 km。因此,可以通过寻求底排药柱最优的分层位置,采用变燃速燃烧的方法来改善底排弹减阻增程特性,且这种方法具有普遍适用性。     

影响底排药柱二次点火的参数研究

介绍了来流引射、不同点火位置及弹丸旋转对底排药柱二次点火影响的风洞模拟实验研究，获得了不同条件一的Ｐｂ－ｔ曲线及实际燃面状况，表明来流引射和点火位置是影响二次点火一致性的重要参数。     

烟火底排药剂燃烧性能试验研究

烟火底排药剂的燃烧性能是进行底排弹外弹道计算的重要基础数据之一．文中简要地介绍了烟火底排药剂静态燃烧性能试验装置以及初步的试验结果．归纳出的烟火底排药剂燃速公式满足底排弹工程计算的需要．     

利用X光高速摄影研究底排药剂燃烧特性

底排药剂在高速旋转状态下的燃烧是一个极其复杂的物理，化学过程，采用普通光学高速摄影对其开展研究已无法实现，根据底排药剂燃烧过程的特点，介绍了一种利用闪光X光亮速摄影来研究底排药剂燃烧规律的新方法，并通过对实测X光胶片的处理，获得了新的燃速公式，能为底排弹的外弹道计算提供可靠的基础数据。     

底排装药点燃特性的实验研究

本文对底排装药静态点火试验的p～t曲线,进行了分析研究.阐述了底排装药被点燃时发生的各种现象,规纳出装药的点燃特性,提出了一些有利于底排装药点燃的改进方向.     

高降压速率下复合底排药剂瞬变燃烧特性研究

为了提高底排弹出炮口时底排装置的工作稳定性与一致性,采用半密闭爆发器模拟炮口工况,借助高速录像系统,开展了高降压速率下复合底排药剂瞬变燃烧特性的试验研究。实验中,半密闭爆发器燃烧室压力控制在20～90MPa范围内,降压速率为1.2×103～6×103MPa.s-1。实验表明,因破孔压力及降压速率不同,复合底排药剂燃烧行为分为自行稳定复燃、永久熄灭和临界状态三种情况。决定这些行为的关键因素是降压速率与降压前的初始压力。分析表明,在火炮发射条件下,底部排气弹出膛口时,复合底排药剂燃烧环境恰好处于永久熄灭/熄灭后再复燃的临界状态。     

底排装置在压力跃变条件下的燃烧控制

为研究底排装置在压力跃变条件下的燃烧机理,实现底排燃烧控制,采用半密闭爆发器进行了模拟底部排气弹出膛口后底排药剂燃烧环境压力突然降低的试验.结果表明在压力跃变的过程中底排火焰首先熄灭;在最初130 ms内,底排装置的喷口处为超音速流动或临界流动;在点火具火焰的持续作用下,底排药剂反应表面建立起新的传热与化学反应平衡;约780 ms时底排喷口恢复稳定的燃烧与喷射.研究表明在底排喷口加装燃烧控制块能有效减缓压力跃变对底排药剂燃烧过程的影响,恢复稳定燃烧的时间显著缩短,为提高底部排气弹的纵向射程分布找到了一种新的技术途径.     

底排点火具射流特性对点火延迟时间的影响

为了研究底排点火具射流特性对底排药柱点火延迟的影响,基于一种两相流点火理论模型和一定的假设条件,针对某155 mm底排弹出膛口后的二次点火过程及点火射流特点,就底排点火具的两相射流点火过程进行了数值模拟.计算得到了点火软化和延迟时间,给出了底排药柱着火燃烧前的径向温度分布情况,分析了点火射流温度、固相颗粒直径、颗粒相浓度参数变化对点火软化时间和点火延迟时间的影响,研究结果对指导点火具和底排药柱的改进设计具有参考价值.     

底排点火具在高降压速率下瞬态燃烧特性的实验研究

为了研究底排点火具在弹丸出炮口时瞬态燃烧特性及工作性能,采用半密闭爆发器模拟炮口压力突降过程,借助高速录像系统,开展了高降压速率条件下底排点火具燃烧特性的实验研究。结果表明,在高速降压过程中,底排点火具燃烧受到强烈瞬态扰动。不同药剂的点火具抗干扰性能不同,其中以硝酸钡为药剂主成分的点火具和以镁粉 PTFE为药剂主成分的点火具燃烧性能稳定,以氢化锆、二氧化铅为药剂主成分的点火具工作稳定性较差,火焰持续时间标准差为523 m s,点火具喷孔堵塞严重。     

底排装置点火性能对底排弹射程及密集度影响的计算分析

该文利用外弹道学的层权理论,分析计算了底部排气弹底排装置的点火必能对阻力系数沿全弹道分布的影响规律,指出点火性能对底部排气弹射程及密集度的影响主要体现在底排工作段上.利用这一思想计算分析了满足战技指标的平均点火时间和点火时间散布.     

基于感知器仿真的底排药剂燃烧状态预测模型

以往研究结果表明,底排药剂在瞬态卸压工况下的燃烧行为分为稳定复燃、低频振荡燃烧和永久熄灭三种状态;具体燃烧状态主要由卸压前最大压力(20～90MPa)和最大卸压速率(1.2×103～6×103MPa.s-1)决定,三种燃烧状态与两者之间的对应关系基本上是线性可分的模式。为了预测不同瞬态卸压工况下的底排药剂燃烧状态,本研究基于神经网络理论,建立了单层和双层感知器神经网络模型并利用试验数据对模型进行训练,得到了包含卸压前最大压力与卸压过程中最大卸压速率的底排药剂瞬态卸压工况下燃烧状态界定判据。采用蒙特卡罗随机抽样的方法验证了所建立的感知器神经网络模型的正确性与可靠性,可以用来对瞬态卸压工况下的底排药剂燃烧状态进行预测。     

Analysis of Micro-scale Flame Structure of AP/HTPB Base Bleed Propellant Combustion

A complex multiple flame stracture is formed dining the combustion of AP/HTPB base bleed propellant. The AP monopropellant flame is concentrated in a thin zone above the burning surface of AP mystal to maintain seK-sustained decomposition. Due to the low temperature near the burning surface, the diffusion between the decomposition products of AP and the pyrolysis products of HTPB occurs, and a partly pre-mixed diffusion flame stracture-leading edge flame （LEF） is formed. The effects of pressure, chemical reaction rate and AP particle size on diffusion flame structure in the ravage from 20 arm to 100 ann are discussed. The Peclet number increases from 6.64 at 20 ann to 21.91 at 100 ann when AP particle size is 140 μm. The high temperature zone is blown away from the burning surface because the convective transport rate increases with the increase in Peclet number. The chemical reaction rate is enhanced and the diffusion mixing is hlhibit ed as Damkolfler nunlber increases. The chemical heat release is more concentrated axed the chemical reaction zone becomes nan＇ow when Damkolfler nunlber changes from 330 at 20 ann to 4700 at 100 atm. When AP particle diameter is decreased to 60 μm, the diffusion time scale is reduced due to the reduced diffusion length scale. So the diffusion mLxing is enhanced a more pre-mixed flame is formed. The burning rate increases because the more pre-mixed