高低压火炮内弹道过程数值模拟

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摘要针对高低压室发射系统结构特点，采用数值模拟的方法对高低压火炮内弹道特性进行了研究。建立了高低压火炮内弹道数学模型，并进行编程数值模拟；为了符合现实情况，采用多孔火药进行高低压火炮内弹道仿真。分析多孔火药燃烧方、火药气体流量方程。了解高低压火炮内弹道过程三个基本阶段。了解高低压发射的特点，分析高低压系统的内弹道过程。利用程序进行参数预测分析；讨论分析了高压室容积、低压室容积、喷孔面积等结构参量的变化对内弹道性能的影响。65231

毕业论文关键词高低压室火炮内弹道数值模拟

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title Numerical Simulation on the Interior of High-Low Pressure gun

Abstract According to the structure characteristics of high-low pressure chamber launcher,the interior ballistics of launch is discussed by using the num- erical simulation.The mathematic model of launcher interior ballistics is provided,and the numerical simulation result is obtained.In order to meet the realities of the high-pressure porous gunpowder artillery ballistic simulation. Analysis of porous gunpowder burning party, gun- powder gas flow equation. Interior Ballistic understand the process of high and low voltage three basic stages. To understand the characteristics of high and low emission, high and low pressure systems of internal ballistics process. At the same time ,the Structural parameters like the volume of the Hyperbaric chamber and the volume of the Low-pressure chamber and the areas of the Orifice are analyzed and discussed what impact on performance of interior ballistics.

Keywords high-low pressure chamber gun interior ballistics numerical simulation

1绪论1

1.1研究背景及意义 1

1.2高低压发射简介 2

1.3国内外研究现状2

1.4论文的主要工作 3

2发射系统结构4

2.1研究对象4

2.2系统结构参数及分析5

3内弹道模型及数值方法8

3.1第一阶段模型建立 8

3.2第二阶段模型建立11

3.2.1流量和相对流量11

3.2.2气体状态方程12

3.2.3能量平衡方程13

3.3内弹道方案设计15

3.4数值方法及其实现15

3.5数据处理17

4参数改变对内弹道性能的影响21

4.1低压室容积变化对内弹道性能的影响21

4.2高压室容积变化对内弹道性能的影响23

4.3喷口面积变化对内弹道性能的影响25

4.4炮膛面积变化对内弹道性能的影响27

4.5火药装填质量变化对内弹道性能的影响30

4.6弹丸质量变化对内弹道性能的影响32

结论 35

致谢 36

参考文献 37

1 绪论

1.1 研究背景及意义

火炮通常由炮身和炮架两大部分组成。炮身包括身管、炮尾、炮闩等。身管用来赋予弹丸初速和飞行方向；炮尾用来装填炮弹；炮闩用以关闭炮膛，击发炮弹。炮架由反后坐装置、方向机、高低机、瞄准装置、大架和运动体等组成。有提高火炮准确性、可操纵性、运行性等作用。论文网

火炮的发展受到社会经济能力和科学技术的制约，同时也受到军事战略和战术思想的支配。现代火炮早已不是单纯的机械装置，而是与先进的侦察、指挥、通信、运载手段以及高性能弹药结合在一起的完整的武器系统。因此，不断发展战略、威力、反应速度和机动能力在内的综合性能，是火炮系统发展的必然趋势。近年来军事技术的高速发展，给武器领域带来了一系列变革。传统的军事装备与装备理念已不能满足当代国防的需求。20世纪末期的“沙漠之狐”、“科索沃”危机向我们证明了高科技技术武器装备的性能，同时，也揭示了现代战争的特点和规律，并展现了高科技条件下未来军事斗争的发展趋势。高科技技术在战争中的地位愈发重要，那么对现代武器也提出了新的要求。新的战争对火炮而言需求更远、更准、更快、破坏性更强。而传统火炮设计的己经发展到了瓶颈阶段，无法得到新的突破。为了满足现代战争的需求，就需要采用新原理、新能源、新结构、新工艺、新材料、新设计等来实现。这就涉及到如何提高初速、提高射程、提高威力、提高机动性的问题。以前火炮采用传统高压发射方式，火药在药室里燃烧产生高压推动弹丸，对炮管要求高且弹道性能并不理想。在二战期间，反坦克炮率先遇到传统发射方式的瓶颈—自身重量越来重，而火炮的膛压和出膛速度需要增加才能穿透不断加厚的坦克装甲。为此，德国人Rheinmetall提出了一种“高低压”系统（high-low pressure system）用于反坦克炮的发展。后来这一技术在国内应用在反坦克导弹发射系统。七十年代末,为了提高无控火箭射击密集度, 人们将高低压原理应用到无控火箭发射系统中, 设计成高低压装置。与一般高压发射相比，高低压发射火药的利用率高，装药燃烧完全，膛压低，后坐力小，且噪声低。