液体随行装药发射过程数值模拟

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1 绪论 1

1.1 研究背景及意义 .. 1

1.2 国内外研究情况 .. 3

1.3 相关文献分析 5

1.4 论文的主要工作 .. 6

2 内弹道模型 7

2.1 发射结构及原理 .. 7

2.2 基本方程推导 8

2.3 第一阶段模型建立 .. 11

2.4 第二阶段模型建立 .. 12

2.5 第三阶段模型建立 .. 13

2.6 方程处理 14

3 数值模拟 .. 16

3.1 数值方法及实现 16

3.2 初始数据结果与分析 . 20

3.3 液体随行装药与常规装药对比分析 . 22

4 各参数变化对内弹道性能的影响 . 25

4.1 随行装药量对内弹道性能的影响分析 25

4.2 主装药量对内弹道性能的影响 27

4.3 点火延迟时间对内弹道性能的影响 . 30

结论与展望 .. 33

致谢 . 34

参考文献 35
绪论绪论绪论绪论1 1.1 研究背景及意义研究背景及意义研究背景及意义研究背景及意义火炮是利用火药燃气压力等能源抛射弹丸，口径等于和大于 20 mm 的身管射击武器。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。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，从不断发展的战略、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，高新科学技术在兵器领域的应用，引起火炮技术的总大变革。液体发射药火炮、机器人火炮、源]自=751-·论~文"网·www.751com.cn/ 电磁炮、电热炮、激光炮等新概念、新理论火炮的出现，将揭开火炮发展世上的新篇章。用强大的火力，在宽广的正面和不同的纵深，能够迅速突然地集中火力给敌人以歼灭性的打击，就要求火炮应该具有完成战斗任务需要的射程或射高、弹丸摧毁目标所必须的炸药量或在一定射程内击穿一定厚度装甲所必须的弹丸动能、在一定的时间内发射尽可能多的射弹以及良好的武器机动和火力机动性能，因此，武器弹药系统设计的最基本战术指标是武器的射程、弹丸的威力、射击的精度和武器的机动性能。影响武器威力的因素主要是弹丸的质量、弹丸的初速。对于一般火炮而言，要使弹丸的出炮口速度大，必然会增大弹底和膛底的压力差，装药和气体运动所消耗的动能就会越大，这样就造了弹丸初速越高，火炮效率越低的现象。经过前人研究，弹底和膛底的压力差是由于药室里的大部分燃气不能和弹丸同时运动。为了解决这个问题，人们想到将一部分发射药装在弹底，随弹丸一起运动，并在出炮口之前燃烧完，这就是随行装药技术。自从 1939 年，人们一直没有停止对随行装药技术的研究，因为科学家们认为随行装药技术可以将弹丸出炮口初速提高到 2000-3000m/s, 而且不需要增大火药量和膛内压力。近年来，随着军事技术的飞速发展，大大改善了武器装备的性能，由此而带来武器领域一系列革命性变化，一场历史性的武器变革正在全世界范围内展开。发生于 20 世纪末期的 “ 科索沃 ” 、 “ 沙漠之狐 ” 危机向世界证明了高科技技术的武器装备性能，同时，也揭示了现代战争的规律和特点，并预示了未来军事斗争在高科技条件下的发展趋势。高科技技术在未来战争中的地位变得越来越重要，也对现代武器提出了新的要求。新时期的战争对火炮而言需求更远、更准、更快、威力更强，而传统火炮系统的设计己经发展到了瓶颈阶段，短时间内无法得到新的突破。为了满足现代战争的需求，就需要采用新的原理、新的能源、新的结构、新的工艺、新的材料、新设计等来实现。这就涉及到如何提高弹丸初速、提高火炮射程、提高威力、提高机动性的问题。弹丸初速是火炮性能的一个重要指标，我们知道，增大装药量和膛压是提高初速的最基本途径。然而，采用常规方法，增大装药量势必会增大炮口口径，这样会使炮膛的强度下降、机动性下降。我们知道，只有提高弹丸发射时的能量，才能提高弹丸初速度，增强火炮打击敌方目标的能力。然而，火炮发射依靠的能源是发射药，它能够将弹丸准确、可靠的射向目标，并且保证射击时间的安全。因此，合理的设计发射装药结构可以提高弹丸初速。早在 40 年代初期，兰维勒首先提出了随行装药的概念，并且许多弹道学家认为常规装药只能使初速达到 2km/s 以下，而随行装药技术是最可能使弹丸初速达到 2.5-3.0 km/s 的技术。