基于动网格技术的电磁轨道炮膛口瞬态流场的数值研究

为研究电磁轨道炮发射状态下膛内及膛口流场参数的变化情况,文章建立了电磁轨道炮口流场仿真模型,采用CFD动网格技术,基于Navier-Stokes方程和Realizable k-ε湍流模型,通过UDF控制弹丸运动规律,仿真出不同时刻前后膛内和膛口流场的变化情况。仿真结果表明:弹丸在膛内运动过程中,弹前形成较大的空气压力,最高达到33个大气压值,膛口流场在不同时刻呈现出不同的参数变化,对后续弹丸出膛后的弹道状态有一定影响,需要进一步研究,该仿真结果对后续的研究试验设计提供参考。     

超空泡射弹弹裙挤压变形仿真分析

分析了锥膛炮锥膛段弹丸弹裙高速冲击锥膛受到的挤压变形变化过程；针对锥膛炮炮膛和弹丸的结构特点,建立了弹丸弹裙形变数学模型；基于有限元分析软件ABAQUS对弹丸弹裙挤压变形过程进行了仿真分析,得出了射弹锥膛段的速度—时间曲线,计算结果与实验结果一致.论文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.     

一种带减速伞的弹体三维弹道数值仿真模型

海上实施空投时往往对弹体在空中的姿态、入水速度、入水姿态以及落点的散布有着严格的要求.采用减速伞能有效地降低弹体的速度并能迅速调整弹体的姿态,研究带减速伞弹体的空间三维弹道是确定弹体各运动参数的理论依据.本文根据弹伞系统纵平面内运动的动力学简化假设,将弹伞弹道模型拓展为空间三维弹道.通过对弹道模型进行仿真计算,确定了弹伞系统空间运动的形态.本文所建立的带减速伞弹体三维弹道模型有效地解决了空投弹伞弹道的仿真问题.     

超高分子量聚乙烯纤维增强层合厚板抗高速钝头弹侵彻的理论模型北大核心CSCD

结合超高分子量聚乙烯纤维增强塑料(UFRP)层合厚板抗高速侵彻的特点,将整个侵彻过程分为开坑镦粗、剪切压缩和拉伸变形3个阶段。通过改进开坑镦粗阶段的计算方法和拉伸变形阶段的计算过程,基于能量守恒原理建立UFRP层合厚板抗高速钝头弹侵彻的弹体侵彻深度和靶板弹道极限的计算模型,并给出相应的计算流程图。通过采用该模型计算相关文献试验工况下的弹体侵彻深度和层合厚板弹道极限,发现计算值与文献试验结果均吻合较好。改进后的模型考虑了弹丸初速度对开坑镦粗阶段侵彻深度的影响,能够对高速钝头弹侵彻UFRP层合厚板的弹体侵彻深度和层合厚板的弹道极限进行合理的预测,并可降低试验成本。     

超高分子量聚乙烯纤维增强层合厚板抗高速钝头弹侵彻的理论模型

结合超高分子量聚乙烯纤维增强塑料(UFRP)层合厚板抗高速侵彻的特点,将整个侵彻过程分为开坑镦粗、剪切压缩和拉伸变形3个阶段。通过改进开坑镦粗阶段的计算方法和拉伸变形阶段的计算过程,基于能量守恒原理建立UFRP层合厚板抗高速钝头弹侵彻的弹体侵彻深度和靶板弹道极限的计算模型,并给出相应的计算流程图。通过采用该模型计算相关文献试验工况下的弹体侵彻深度和层合厚板弹道极限,发现计算值与文献试验结果均吻合较好。改进后的模型考虑了弹丸初速度对开坑镦粗阶段侵彻深度的影响,能够对高速钝头弹侵彻UFRP层合厚板的弹体侵彻深度和层合厚板的弹道极限进行合理的预测,并可降低试验成本。     

制导炮弹的控制尾翼

本文主要介绍弹丸的制导方法，具体讨论了若干种控制尾翼的结构和作用原理。本文谈及的旋转控制尾翼有以下几个特点：第一，在弹道的妆始段尾翼隐没在弹体内，而在到达弹道的某一既定位置时，尾翼即摆出；第二，尾翼旦接触气流，就会立即进入旋转状态，从而对弹丸起到一种制动作用，使其转速降至目标搜索阶段的所需值；第三，尾翼可由弹体内的驱动装置按照导引头发出的控制信号进行调整，从而赋予弹丸一种可控的侧向力，以使对弹道进行修正。作者宣称，和现有的制导方法相比，采用本文的制导方法可以对弹丸的末段弹道进行更大程度的修正。     

弹性变形对大口径炮弹气动特性影响的靶道试验

为了研究气动弹性对大口径炮弹气动特性和飞行稳定性的影响,利用室内弹道靶道,进行了大口径柔性和刚性炮弹模型的靶道自由飞行试验,利用试验数据判读处理出模型飞行过程中的飞行速度、攻角、进动角、空间质心坐标x,y,z和柔性弹模型的弹性变形量,拟合处理出其主要气动力和力矩系数,对比分析了大口径柔性和刚性炮弹模型的动特性和飞行稳定性。研究结果表明,柔性弹模型的阻力系数明显大于刚性弹模型的阻力系数,柔性弹模型变形后升阻比降低,滚转力矩显著增大;根据拍摄的闪光阴影照片和数据处理得到的章动曲线可看出,柔性弹的弹性变形对弹丸稳定性有较大影响,导致弹丸飞行不稳定。     

高速航行体与运载器水面分离平面弹道数学仿真

基于势流理论计算水动力,求解线化的多体动力学方程,对高速航行体与运载器水面分离过程进行了二维弹道仿真.依据分离运动的特点,弹道仿真计及了适配器刚度和间隙、波浪扰动、流体作用力、助推器推力及分离内弹道过程,结合部分实验结果,给出了弹器分离运动的半经验半理论的计算分析方法.仿真研究考虑了航行体从水中发射到弹器完成水面分离的整个水下弹道过程.将仿真结果与模型实验结果进行了对比,验证了该方法的有效性.     

带斜向肋板的夹层结构抗侵彻性能研究

研究平头弹和半圆形弹对带斜向肋板的钢/尼龙夹层结构抗侵彻性能。选用Johnson-Cook和CowperSymonds方程分别作为钢和尼龙的本构模型,进行2种弹体以不同初速度对肋板角度为15°,30°和45°的不同夹层结构侵彻数值仿真,获得了3种夹层结构针对2种弹体的弹道极限。结果表明:斜向肋板可迫使弹体产生偏航;弹体在临界贯穿夹层结构时弹体偏角达到最大,且弹体偏角随弹体初速度的增加而递减;弹体贯穿夹层结构产生的偏角与其剩余速度呈负相关关系;肋板角度为15°时的抗弹性能最优。     

高频阵列多管炮齐射外弹道特性仿真研究

针对高频阵列多管炮武器齐射对弹丸外弹道特性的影响问题,建立了弹丸齐射的流场特性模型和运动模型,并运用Fluent软件计算得到了不同初速、间距等条件下弹丸的气动系数,将得到的气动系数用于弹丸的外弹道计算,分析了弹丸轨迹的变化。研究表明,弹距过小时运动弹丸产生相互排斥,从而影响弹幕密度,在武器设计中应予以考虑。     

高速弹体穿透铝合金靶板液舱速度衰减特性研究

为了研究液舱对高速弹体的防护机制，开展了高速弹体穿透液舱过程速度衰减特性的研究。在液舱弹道冲击试验的基础上，分析了液舱后靶板变形对弹体水中运动速度衰减效应的影响。以能量分析为基础，综合弹体穿甲运动方程和弹体在流场中运动速度衰减的规律，建立了简化分析模型，并推导了弹体侵彻液舱后的剩余速度公式。该模型综合考虑了前靶板背水、后靶板变形以及弹体墩粗对弹速衰减的影响。还针对试验中不同铝合金靶板厚度提出了两种弹体穿甲计算模型。计算结果表明：弹体撞击背水靶板时消耗更多能量；由于液舱后靶板的变形，弹体在水中运动的实际距离要大于初始液舱宽度，使得弹体的剩余速度进一步减小；弹体撞击中厚靶板会出现墩粗变形，从而增加了其在水中运动时的阻力。弹体剩余速度的理论模型与试验结果比较接近，文中给出了误差分析。     

Q235钢板对高速弹的抗侵彻特性研究

为探究钢板在典型防御目标弹丸侵彻下的抗弹性能及破坏模式,开展系列弹道实验,并结合有限元分析软件Ansys/LS-DYNA,探讨弹体初速、入射角度及靶板厚度对靶板抗弹性能的影响,对比分析不同条件下的破坏模式。结果表明,在改变单一因素的条件下,弹体初速越大、入射角越大、钢板厚度越大,钢板吸能越高,抗侵彻能力越强。     

Q235钢板对高速弹的抗侵彻特性研究

为探究钢板在典型防御目标弹丸侵彻下的抗弹性能及破坏模式,开展系列弹道实验,并结合有限元分析软件Ansys/LS-DYNA,探讨弹体初速、入射角度及靶板厚度对靶板抗弹性能的影响,对比分析不同条件下的破坏模式.结果表明,在改变单一因素的条件下,弹体初速越大、入射角越大、钢板厚度越大,钢板吸能越高,抗侵彻能力越强.     

某次口径炮弹膛内运动仿真分析

仿真计算了某次口径炮弹的膛内运动过程.通过与以往的计算方法相对比,选取了更适合这一动态非线性过程的LS-DYNA软件进行仿真.基于一定的假设,建立了有限元模型,仿真计算了弹丸在炮管内膛的运动,分析了发射过程中弹体的结构强度.通过用LS-DYNA软件仿真分析次口径炮弹在膛内运动,更有助于合理设计总体方案,使导弹总体性能指标达到最优.     

基于SST湍流模型的某弹体出水过程流场数值研究

弹体出水需要跨越水介质至空中再进入预定弹道,在出水过程中流体特性变化剧烈。文章基于SST湍流模型利用切片法对某型弹体出水过程流体动力特性进行了系统的数值模拟,并与实验和航天部给的出水系数公式进行对比。结果表明,文章所采用的湍流模型和切片法可以获得较准确的水动力系数,为弹体出水弹道规划和控制系统设计提供科学依据。     

发射内弹道计算模型研究

对以燃气-蒸汽式发射动力装置为动力源的导弹冷弹射过程进行了分析，对冷却水汽化机理进行了研究，针对不同状态的冷却水，提出了不同汽化方式组合的冷却水汽化模型，在此基础上将弹射过程划分为4个阶段，并推导出各个阶段的汽化方程和能量平衡方程，建立了发射内弹道基本方程组。计算模型改进后，发射内弹道的计算精度有很大提高。     

潜射飞航弹出水分离时的弹点火时机

本文采用弹器全自由度的分离弹道仿真计算模型，经过大量的弹道数字仿真计算，确定出弹器分离时序中至关重要的参数－弹点火延迟时间。其合理性已通过多次实验得到了验证。     

水深对机枪密封式膛口流场影响的数值分析

为了探究水深对水下机枪密封式膛口流场的影响,文章运用流体计算软件FLUENT,结合用户自定义函数(UDF)和动网格技术,对12.7 mm滑膛式机枪在1 m、50 m和100 m水深条件下的密封式膛口流场进行了数值分析。计算结果表明:随着水深增大,弹丸初速降低明显而膛压略有升高;弹丸膛外行程在不同水深条件下均满足指数函数规律;弹丸水下运动过程中,速度衰减随着速度降低而加快;水深越大,膛口流场激波膨胀区域越小,马赫盘位置离膛口越近,膨胀区头部温度越高而速度越低;200μs时刻,随着水深增大,燃气射流在越过马赫盘后温度出现峰值次数减少。由此可见,水深对水下机枪密封式发射内弹道结果和膛口流场的影响具有一定规律。     

一种基于弹道系数的外弹道拟合方法

当弹丸的质量和质心变化后,其外弹道会相应的发生变化。为解决弹丸质量和质心大幅度变化后的弹道拟合问题,文章提出了一种以弹丸质心运动微分方程组为模型,采用估算弹道系数与误差拟合修正相结合的弹道拟合方法,解决了拟合系数法难以保证全弹道一致精度的难题。通过实测数据对该方法的检验,表明该方法具有一定工程应用价值。     

反潜导弹空中末弹道及入水控制问题研究

基于反潜导弹空中飞行和入水跟踪的安全性可靠性要求,从空中末弹道的阶段划分、开伞前的弹道控制、降落伞拉直和充气时的物理过程、弹伞系统空间弹道及控制等方面,分析了反潜导弹空中末弹道的物理过程与控制技术,总结了降落伞增阻减速的能量方程以及雷伞系统空间弹道方程的基本动能公式;从外载荷和冲击环境、导弹结构动响应分析、导弹结构动响应分析、导弹冲击稳定性、导弹入水缓冲技术等方面阐述了反潜导弹(鱼雷)入水及缓冲的关键技术和典型部件,为反潜导弹的设计与使用提供理论依据。