赫雷[1]2002年在《串联预装填多体系统的结构原理及控制理论研究》文中研究说明本文结合“十·五”国家重点预研项目“超高射频弹幕武器关键技术研究”，对超高射频弹幕武器的工作原理、技术特点、应用场合等方面进行了深入的研究；介绍了几种应用金属风暴原理的武器系统；详细剖析了超高射频弹幕武器性能控制的核心过程——内弹道的物理过程；给出了超高射频弹幕武器单一装药及混合装药的内弹道数学模型，并对其进行了详细的计算与分析；分析了射击频率、起动压力、装药量、火药厚度、弹丸质量、药室容积、混合药成分等条件的变化对内弹道性能的影响；研制了面向对象的计算机辅助超高射频弹幕武器内弹道计算软件系统，并将其应用于超高射频弹幕武器内弹道的研究，获得了良好的应用效果。本文的研究成果为“十·五”国家重点预研项目“超高射频弹幕武器关键技术研究”打下了良好的基础，并具有重要的指导意义。
罗乔[2]2016年在《超高射频火炮内弹道性能参数一致性研究》文中研究指明超高射频火炮可以在极短时间内发射大量弹丸,形成火力密度高、落点相对集中的弹幕,对于我军近程防御系统、反袭击和区域封锁武器系统的发展具有重大意义,但是超高射频火炮的发展还需要攻克一些技术难题,其中之一是"内弹道性能参数一致性技术"。本文以某小口径超高射频火炮为背景,通过理论分析和数值模拟,深入地研究了超高射频火炮弹药结构、身管内不同发射次序弹丸的行程差异、射击频率以及膛口流场对内弹道性能参数一致性的影响,得到的结论和方法可以为超高射频火炮的研制工作提供理论指导。具体内容总结如下:a)建立了弹药串联装填超高射频火炮经典内弹道模型,使用四阶Runge-Kutta算法,编制了经典内弹道计算程序,在实验数据验证计算程序模拟结果可信的基础上,计算了不同发射时间间隔、不同装填条件下的3发弹丸弹药串联装填超高射频火炮内弹道过程,得到了发射时间间隔、装填条件变化对各发弹丸内弹道性能的影响规律,结合使用内弹道计算程序和定量修正公式,较为简单方便地得到了超高射频火炮串联发射的内弹道性能参数一致性校正结果。b)建立了弹药整装式超高射频火炮的经典内弹道模型,编制了数值模拟程序,分别模拟了 3发弹丸不同发射时间间隔和装填条件下的串联发射内弹道过程,得到了发射时间间隔、装填条件变化对各发弹丸内弹道性能的影响规律,结合使用经典内弹道计算程序和定量修正公式,较为简单方便地得到弹药整装式超高射频火炮串联发射的内弹道性能参数一致性校正结果,但是整装式弹药的结构特性降低了火药气体的做功效率,浪费了发射药能量,从串联发射内弹道性能和内弹道性能参数一致性校正结果优劣的的角度来说,不是一个很好的弹药设计方案。c)分析了现有的弹药串联装填超高射频火炮弹丸定位技术及其优缺点,选择了弹药结构最接近常规弹丸的弹丸摩擦自锁定位方案进行定位性能研究。通过对弹丸自锁定位结构的静力学分析论证、有限元模拟验证了弹丸自锁定位方案的可行性,得到了最大摩擦系数、止退环结构参数等参数变化对定位性能的影响规律,确定了能够实现可靠定位的弹丸自锁定位方案弹药结构的具体尺寸参数,为弹药串联装填超高射频火炮的两相流内弹道数值模拟提供了可信的计算初始条件,减小弹药串联装填超高射频火炮两相流内弹道模型建立和数值模拟的难度和工作量。d)为了更加精确地研究弹前火药气体运动过程对弹药串联装填超高射频火炮内弹道过程的影响和极限情况下两发弹丸同时在身管内的运动过程,以得到更准确的各发弹丸内弹道性能参数一致性校正结果,建立了弹药串联装填超高射频火炮弹后膛内和弹前空间的两相流模型,两者通过弹丸运动紧密耦合,使用MacCormark差分格式,编制了两相流内弹道计算程序,在实验数据验证计算程序模拟结果可信的基础上,计算了不同发射时间间隔、不同装填条件下的3发弹丸弹药串联装填超高射频火炮内弹道过程,得到了发射时间间隔、装填条件变化对各发弹丸内弹道性能的影响规律,并且知道导致经典内弹道模型和两相流内弹道模型计算结果存在较大差异的主要原因是两种内弹道模型计算得到的弹头压力和弹前压力差异很大。结合使用两相流内弹道计算程序和定量修正公式,可以得到发射时间间隔较大时的超高射频火炮串联发射内弹道性能参数一致性校正结果,但是发射时间间隔较小时,只能校正各发弹丸炮口速度一致,并尽量降低后两发弹丸的最大膛底压力,但是后两发弹丸的最大膛底压力无法降至与第1发弹丸的最大膛底压力一致。两相流内弹道模型和经典内弹道模型计算的弹头压力和弹前压力差异较大,导致基于两种内弹道模型的一致性校正方案差异很大,其中两相流内弹道模型的计算结果更加准确。e)为了研究弹药串联装填超高射频火炮串联发射时膛口流场对各发弹丸初速一致性的影响,建立了考虑初始流场、耦合经典内弹道模型的弹药串联装填超高射频火炮弹丸串联发射膛口流场计算流体动力学模型,使用有限体积法计算了不同发射时间间隔的两发弹丸串联发射的膛口流场发展过程,发现影响弹丸出炮口后速度增加量的主要因素是弹丸的炮口压力大小,炮口压力可以作为弹丸出炮口后速度增量的判断依据,不同发射次序弹丸的炮口压力不一致,使得出炮口后的速度增加量不同,可在超高射频火炮内弹道设计时配合炮口压力予以提前修正,以尽量使不同发射次序弹丸的初速达到一致。经典内弹道模型在耦合较精确弹头阻力时能够得到与两相流内弹道模型相近的内弹道性能参数计算结果。超高射频火炮串联发射时,第1发弹丸膛口流场的消散过程和后续弹丸膛口流场的形成过程与传统火炮的膛口流场过程是不同的,随着发射时间间隔的缩短,前发弹丸的膛口流场对次发弹丸出炮口后弹头压力的影响逐渐增大,使弹头压力曲线变化幅度增大,但是第2发及后续弹丸的弹头压力在弹头出炮口后置为零对内弹道计算结果影响很小。
杨毓平[3]2010年在《超高射频武器系统结构设计及数值计算》文中认为本文在充分研究“金属风暴”武器系统技术原理的基础之上,基于串联预装填发射原理,对某超高射频武器系统进行了结构设计与分析研究。提出了叁种结构设计方案,建立了内弹道数学模型,并对叁种方案在非耦合和强耦合两种不同情况下的内弹道过程进行了详细的数值计算与分析。通过对计算结果的分析比较,优选出一种方案。基于传热及相关理论知识,利用有限元方法,对优选方案分别在非耦合、强耦合发射情况下系统的温度场及热应力进行计算分析,着重分析研究了射击过程中高温高压燃气对系统各部件材料强度、弹丸定位可靠性及密封效果的影响,并得出相关结论。本文的研究工作对进一步提高超高射频武器系统结构设计的合理性有较好的借鉴和参考价值。超高射频武器系统温度场及其热应力的研究是本文的重点,积极开展此方面的研究,对于实现超高射频武器研究的跨越式发展,有效解决武器系统热—结构问题具有重要的促进意义。
马超[4]2015年在《金属风暴武器膛口流场仿真分析》文中研究表明“金属风暴”武器系统是采用多身管串并联弹药同步或不同步发射的武器系统。多身管发射时会在膛口前形成复杂膛口流场，该流场会对各身管发射出的弹丸产生非对称性的扰动，从而影响武器系统的射击精度。本论文利用二维定向射流和动网格的的相关方式对“金属风暴”武器不同发射方式下膛口冲击波的形成、发展及衰减过程进行了建模分析计算，得出不同膛口流场冲击波对弹丸初速和侧向扰动的影响。通过对30mm口径“金属风暴”武器系统的内弹道方程，运用Matlab软件计算相应的膛内压力分布规律。采用基于有限体积法，针对串联发射方式建立二维模型，用FLUENT软件对其进行仿真计算，得出相应的数据，分析对弹丸初速的影响；采用基于有限体积法，针对并联发射方式建立双管和叁管的二维模型，用FLUENT软件对其进行仿真计算，得出相应的数据，分析对弹丸轴向和径向力的影响；采用GAMBIT建立叁维模型，用FLUENT软件对其进行计算，得到不同时刻的压力云图和马赫数，分析了膛口流场对弹丸运动姿态的影响。
参考文献：
[1]. 串联预装填多体系统的结构原理及控制理论研究[D]. 赫雷. 南京理工大学. 2002
[2]. 超高射频火炮内弹道性能参数一致性研究[D]. 罗乔. 南京理工大学. 2016
[3]. 超高射频武器系统结构设计及数值计算[D]. 杨毓平. 南京理工大学. 2010
[4]. 金属风暴武器膛口流场仿真分析[D]. 马超. 中北大学. 2015
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