155口径火炮末制导炮弹膛内滞留受热数值模拟(2)

菜单

3.2 身管初始条件和边界条件的确定 20

3.3 身管传热模型的求解 20

4 弹丸传热模型的建立与分析 24

4.1 全弹丸传热模型的建立 24

4.1.1 全弹丸物理模型的建立 24

4.1.2 全弹丸数学模型的建立 25

4.2 简化弹丸传热模型的建立 28

4.2.1 简化弹丸物理模型的建立 28

4.2.2 简化弹丸数学模型的建立 29

4.3 弹丸传热模型的求解 30

结论 41

致谢 42

参考文献 43

1 引言

1．1 选题的背景和意义

在现代的战争中，野战的炮兵的作用是越来的越重要。近年来，野战炮兵的发展方向之一是研发能提高战斗能力的精确制导弹药。在这样背景下，末制导炮射弹药就是一中通过火炮发射、采用自身制导系统、在外弹道的末段控制弹丸去攻击目标的炮兵弹药，它的精度比较高。它通过分析常规火炮和导弹，集结了它们二者的优点, 将常规火炮弹药技术与导弹高技术组合在一起,使得常规弹药在精度上有一个质的飞跃。跟导弹和末制导火箭相比较，末制导炮弹具有的优点射程远和经济性比较好; 跟普通火炮弹药相比较，它又会具有精度高、通用性好和灵活性好。因此,随着末制导炮弹在作战中的大量使用在作战中,是陆战的态势有可能发生根本性的变化。

1.1.1 末制导炮弹膛内滞留受热的影响和研究意义

在火炮作战模式下, 要对付像主战坦克等一些有价值的军事目标, 一般是在采用常规弹药打击无效时, 进而采用攻击的武器是现代的末制导炮弹。但是由于在连续射击的情况下，火炮身管的内壁已经处于很高的温度了，此时，在进膛的时候，末制导炮弹温度已经很高了。受热身管和冷态弹丸的系统中, 弹丸由于受到复杂的与身管的换热，致使其被加热, 从而可能会引起末制导炮弹弹丸的一些元器件由于敏感温度超出了正常工作的温度的临界值，引起元器件失灵，进而引起末制导炮弹弹丸可能会失去作战效果。在末制导炮弹中，配置有很大的敏感元器件, 故而在火炮射速的提高和制导弹药的不断发展，兵器系统安全工程中的一个热点问题就是弹丸在膛内被滞留加热。论文网

1.1.2 模拟弹丸滞留受热温度场的意义

在火炮现行作战模式下，末制导炮弹如果身管壁连续射击温度过高，将对火炮的发射产生很严重的影响，由于高温引起弹丸热敏元器件的失效，火炮的射程、精度的偏差，甚至使弹丸失效，会严重影响战局。

因此需要建立末制导炮弹的温度响应过程,建立了身管传热模型、末制导炮弹弹丸膛内滞留瞬态传热模型,进行数值仿真，模拟出身管内外壁、弹丸表面的温度变化，可以对弹丸在膛内滞留时的安全性提供了一定的参考价值。对末制导炮弹中包含的末敏元器件的安全性的分析有也具有部分的指导作用。

1．2 末制导炮弹研究现状及发展趋势

1．3 本文主要的研究内容

首先建立了弹丸膛内滞留瞬态传热模型, 对弹丸模型进行简化，运用传热学的基本知识，通过传热热量守恒，建立了末制导炮弹在膛内滞留时候受热的一维传热数学模型,进行数值仿真，模拟温度场的变化，为分析炮弹发射热安全性以及预测其膛内安全停留时间提供了基础, 并利用该模型进行了数值计算，将得到的结果对末制导炮弹在膛内滞留加热分析提供一定的制导作用和参考价值。