最后,对比分析不同参量弹头在气动特性上的性能,对不同参量弹头的阻力特性、压力云图进行对比分析,为弹头的优化设计提供理论参考。
2 不同参量弹头的CATIA建模
2.1 弹头外形方案的确定
一般来说,枪弹的组成部分分为四部分:弹头、药筒、发射药和火帽。在枪弹中习惯将弹丸称作弹头。弹头从外形来看通常可分成三部分,即弧形部(弹头部)、圆柱部(导引部)和尾锥部(弹尾部)[10]。
弧形部与尾锥部有多种形状,一般来说,弧形部和尾锥部起着使弹头在空气中飞行时获得最小阻力的作用。
从结构来看,弹头又由弹头壳、铅套和内部配件三部分组成。弹头壳起到保持弹头外形、连接各元件、赋予弹头旋转运动的功能[11]。铅套缓冲弹头挤入膛线时所受到的压力,保护内部配件,同时还可减少弹头对膛线的磨损。内部配件用来完成特定的战斗任务,如穿甲弹里的穿甲钢芯、曳光弹里面的曳光管,基本的击针、火帽等。
弹头外形方案的设计包括弹头的外部外形,内腔外形和零件尺寸等的确定。确定弹头的外形需要考虑弹头对目标的作用效果、弹道性能、飞行稳定性等的影响。它的基本尺寸应根据技战术要求和弹头的特点来选择[12]。
弹头的外形中,圆柱部直径、弹头全长、弹头部长度、圆柱部长及弹尾部长是决定整个外形布局的基本尺寸。弹头全长是在弹头质量确定以后确定的,旋转弹头在空气中飞行时,由于弹头高速旋转,产生了克服弹头翻筋斗的急螺效应,使得弹头飞行稳定。弹头长度越长,空气阻力的翻转力矩越大,相应的要求弹头的转速也越高,因此在一般情况下,旋转弹头的全长很少超过5.5倍口径。本文中所讨论的弹头口径为12.7mm,弹体长度在48.838~56.9mm之间变化。
弧形部尺寸和形状对正面空气阻力影响较大,特别是在超音速时,对弹头飞行弹道影响更大。从空气阻力的角度来看,对于飞行稳定的弹头,弧形部长度越长,弹头形状越尖锐,其阻力值就越小。但当弧形部长度过分增长,则弹形系数不再有显著变化。另外,由于全长有一定的限制,所以弧形部长度不能太大。弧形部是旋成体,从阻力观点来看,以抛物线形母线最有利而以椭圆形母线最差。目前绝大部分枪弹都采用弧形形母线,所以枪弹弹头部亦称为弧形部 Fluent大口径弹头外形设计与气动特性研究(3):http://www.751com.cn/jixie/lunwen_24727.html