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高能量冲击加载试验装置研究进展

探测与控制学报 2023年第4期45卷 14-28页

作者：刘石豪张振海牛兰杰田中旺孙浩琳张大治宋钱骞何光北京理工大学北京100081 西安机电信息技术研究所陕西西安710065 航空工业北京长城计量测试技术研究所北京100095 北京旋极信息技术股份有限公司北京100094

轻气炮和空气炮是常见的实验室条件下模拟高冲击、高过载试验环境的加载装置。它们是通过发射弹丸与目标靶件产生撞击,达到冲击载荷加载的要求。轻气炮是研究高速、超高速碰撞终点效应以及含能材料冲击特性的重要模拟加载实验手段。空... 详细信息

轻气炮和空气炮是常见的实验室条件下模拟高冲击、高过载试验环境的加载装置。它们是通过发射弹丸与目标靶件产生撞击,达到冲击载荷加载的要求。轻气炮是研究高速、超高速碰撞终点效应以及含能材料冲击特性的重要模拟加载实验手段。空气炮在研究高g值加速度传感器,振动冲击传感器的动态、静态特性的标定校准,以及侵彻引信部件和器件的高冲击、大脉宽、高能量冲击加载方面有重要应用;空气炮较霍普金森杆装置的冲击加载脉宽大很多。深入系统地分析了国内外相关单位常温条件和高低温环境条件下的轻气炮、空气炮冲击加载试验装置研究现状,并给出了重点发展方向的思考及建议。

关键词：冲击加载装置轻气炮空气炮高冲击

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基于空气炮的高过载模拟试验方法研究

火工品 2022年第5期 72-75页

作者：孙轶杨莉刘小龙麻宏亮付东晓秦国圣王可暄海军装备部驻西安地区军事代表局驻西安地区第四军事代表室陕西西安710043 陆军装备部驻西安地区军事代表局驻西安地区第一军事代表室陕西西安710032 空军装备部驻西安地区军事代表局驻西安地区第七军事代表室陕西西安710068 陕西应用物理化学研究所陕西西安710061

针对半导体桥火工品高过载模拟试验对加速度峰值(15×10^(4)g)和脉宽(200μs)的要求,对现有空气炮高过载模拟试验装置进行了改进,既改变火工品试样放置位置并将其置于工装靶中,通过子弹撞击带有整形器的工装靶,实现对侵彻高过载环境的模... 详细信息

针对半导体桥火工品高过载模拟试验对加速度峰值(15×10^(4)g)和脉宽(200μs)的要求,对现有空气炮高过载模拟试验装置进行了改进,既改变火工品试样放置位置并将其置于工装靶中,通过子弹撞击带有整形器的工装靶,实现对侵彻高过载环境的模拟,并通过仿真和试验研究了工装靶质量、子弹质量和初速、整形器尺寸等参数对加速度峰值和脉宽的影响。结果表明:当工装靶质量为1000g、子弹质量为1500g、子弹初速为250m/s、整形器尺寸为Φ40mm×20mm时,仿真得到的加速度峰值为16.05×10^(4)g、脉宽为203μs;试验得到的加速度峰值为16.3×10^(4)g,脉宽为204μs。

关键词：半导体桥火工品高过载空气炮加速度峰值脉宽

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自能式空气炮保护间隙快速熄弧装置

南方电网技术 2022年第5期16卷 71-78页

作者：罗屹豪杨廷方汪新秀宋华伟周西杰刘云辉长沙理工大学电气与信息工程学院长沙410114 国网湖南省电力科学研究院长沙410007 国网湖南检修公司长沙410004

保护间隙结构简单,但其空气间隙无法快速熄弧,使得线路的跳闸率上升。针对此问题,提出了在保护间隙旁加装一个空气炮的方法,通过喷射出高速气流,带走电弧的热量并拉细电弧,从而加快电弧的熄灭。该空气炮能在灭弧后自动充气,为下一次动... 详细信息

保护间隙结构简单,但其空气间隙无法快速熄弧,使得线路的跳闸率上升。针对此问题,提出了在保护间隙旁加装一个空气炮的方法,通过喷射出高速气流,带走电弧的热量并拉细电弧,从而加快电弧的熄灭。该空气炮能在灭弧后自动充气,为下一次动作做准备。基于磁流体力学(magnetohydrodynamics,MHD)理论,利用COMSOL软件建立了该新型保护间隙模型以及电弧的仿真模型。经仿真计算,加装自能式空气炮的保护间隙能将电弧拉细到原来粗细程度的25%,更易熄灭。由于气流带走热量,使电弧的弧心温度仅为传统保护间隙的1/3,也使电弧更易熄灭。现场实验证明,加装自能式空气炮的保护间隙的电弧均能够在13.3 ms内被熄灭,远小于传统保护间隙熄弧时间,熄弧时间最多只有传统保护间隙的31.8%。

关键词：保护间隙自能式磁流体力学电弧仿真空气炮

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半导体桥火工品多脉冲力学过载响应

兵工学报 2020年第S02期41卷 176-182页

作者：麻宏亮付东晓张蕊李芳都振华陕西应用物理化学研究所应用物理化学重点实验室陕西西安710061

针对弹体侵彻多层靶板火工品抗力学过载能力评估技术的需求,开展火工品力学过载模拟试验和仿真研究。采用空气炮试验装置对半导体桥火工品进行单层均质钢靶板厚10 mm和3层均质钢靶板(厚度6 mm+厚度2 mm+厚度2 mm)侵彻过载试验,并利用有... 详细信息

针对弹体侵彻多层靶板火工品抗力学过载能力评估技术的需求,开展火工品力学过载模拟试验和仿真研究。采用空气炮试验装置对半导体桥火工品进行单层均质钢靶板厚10 mm和3层均质钢靶板(厚度6 mm+厚度2 mm+厚度2 mm)侵彻过载试验,并利用有限元分析软件LS-DYNA对半导体桥火工品侵彻单层和3层钢靶板过载环境响应特性进行仿真计算。空气炮过载试验结果:3层钢靶板侵彻后火工品长度形变量为单层等厚的2.29倍、输出端直径的2.81倍。仿真计算结果:3层钢靶板侵彻后火工品长度形变量为单层等厚的3.2倍、输出端直径的2.85倍。研究结果表明,在侵彻3层和单层等厚度靶板条件下,从半导体桥火工品受力形变的角度,与侵彻单层等厚靶板相比较,侵彻3层靶板时火工品承受的过载环境更为严苛。

关键词：半导体桥火工品多脉冲力学过载空气炮

轻型无人机撞击典型客机平尾结构试验及数值模拟研究

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航空工程进展 2023年

作者：陈斐颖陈池刘军李健张迎春西北工业大学航空学院中国民用航空上海航空器适航审定中心结构强度室中航(成都)无人机系统股份有限公司研发中心

评估无人机对空中其他飞行器的飞行安全威胁，必须开展无人机撞击飞行器结构的试验及数值仿真。基于研制的大口径异形空气炮发射测试系统，开展某轻型无人机与典型客机平尾结构的碰撞试验，采用LSDYNA软件建立相应的无人机撞击平尾有限... 详细信息

评估无人机对空中其他飞行器的飞行安全威胁，必须开展无人机撞击飞行器结构的试验及数值仿真。基于研制的大口径异形空气炮发射测试系统，开展某轻型无人机与典型客机平尾结构的碰撞试验，采用LSDYNA软件建立相应的无人机撞击平尾有限元数值仿真模型，对比平尾动态响应及损伤形貌的计算结果与试验测试结果，采用数值仿真方法研究无人机的姿态对平尾结构撞击损伤的影响。结果表明：无人机撞击易对平尾前缘结构造成贯穿性损伤，俯仰和滚转姿态对平尾撞击损伤影响较小，航向姿态的影响较大，且无人机的电池在撞击过程中存在侵入平尾结构内部并引发爆炸起火的风险。

关键词：无人机平尾结构空气炮数值仿真损伤评估

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同方期刊数据库

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空气炮设计原理及非致命效能评估

兵器装备工程学报 2019年第9期40卷 37-40页

作者：陈飞翔郭三学武警工程大学研究生大队西安710086 武警工程大学装备管理与保障学院西安710086 武警第二机动总队机动第五支队福建莆田351100

设计了一种以空气为动能打击介质的非致命空气炮,提出了空气炮的指标参数,构建了以技术性、非致命性、应用性为准则的效能评估指标体系,采用基于信息熵的未确知测度模型,对空气炮设计原理及非致命效能进行评估,为空气炮的设计与应用提... 详细信息

设计了一种以空气为动能打击介质的非致命空气炮,提出了空气炮的指标参数,构建了以技术性、非致命性、应用性为准则的效能评估指标体系,采用基于信息熵的未确知测度模型,对空气炮设计原理及非致命效能进行评估,为空气炮的设计与应用提供了参考。

关键词：空气炮设计原理信息熵未确知测度非致命效能

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空气炮大作战空气炮可以为谁赋予威力?

问天少年 2022年第7期 62-63页

作者：金边花花汤不详

前些年很有,人气的动画片《火影忍者》中,大蛇丸蓄谋利用萨克·镫的力量除掉木叶忍者村的低等级忍者,这力量就是萨克.镫的绝招斩空波——从他双手的机关中打出像刀一样的空气炮,让人避无可避。但结果以机关的出气孔被堵,空气炮没能发挥... 详细信息

前些年很有,人气的动画片《火影忍者》中,大蛇丸蓄谋利用萨克·镫的力量除掉木叶忍者村的低等级忍者,这力量就是萨克.镫的绝招斩空波——从他双手的机关中打出像刀一样的空气炮,让人避无可避。但结果以机关的出气孔被堵,空气炮没能发挥应有的威力告终。当然了,这是二次元的设定,现实生活中,空气炮有这么大威力吗?借助一些帮手应该行。作为武器发展史中的另类,空气炮在战争中曾经拥有过一席之地。

关键词：现实生活空气炮出气孔二次元萨克忍者动画片低等级

新型清焦装置在炉膛火焰红外温度检测系统的应用研究

维普期刊数据库评论

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热力发电 2021年第4期50卷 84-91页

作者：张维刘禾杨国田马亮华北电力大学控制与计算机工程学院北京102206

锅炉实际运行中飞灰、结焦等会造成炉膛火焰红外温度检测系统的测量孔堵塞,从而导致炉膛温度测量不准确。本文基于空气炮原理设计了一种新型的测量孔清焦装置,并在炉膛火焰红外温度检测系统中进行应用。该装置采用连通域标记算法对测量... 详细信息

锅炉实际运行中飞灰、结焦等会造成炉膛火焰红外温度检测系统的测量孔堵塞,从而导致炉膛温度测量不准确。本文基于空气炮原理设计了一种新型的测量孔清焦装置,并在炉膛火焰红外温度检测系统中进行应用。该装置采用连通域标记算法对测量孔图像进行二值化处理,实现测量孔结焦堵塞的检测与判别,利用空气炮中压缩空气释放所形成的冲击力带动撞锤击打结焦,并结合振动气锤促使撞锤振动辅以冷却风来保持撞锤自身的清洁度,最终达到清除温度检测系统测量孔结焦的目的。经过实际验证,所设计的清焦装置能有效清除炉膛火焰红外温度检测系统的结焦,确保火焰温度测量的准确性,整个装置能安装在较小空间,具有较强的实用性。

关键词：炉膛火焰温度测量红外测温堵塞检测空气炮清焦

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空气炮力学过载等效模拟试验方法研究

空气炮力学过载等效模拟试验方法研究

作者：方幸南京理工大学

学位级别：硕士

弹药在侵彻混凝土目标过程中,火工品将承受毫秒量级、几万g的过载加速度作用。空气炮是实验室条件下模拟高过载环境的常用工具之一,但是其加速度脉宽只有微秒量级。为了建立可以满足火工品实弹射击力学过载安全性可靠性试验与评估需求... 详细信息

弹药在侵彻混凝土目标过程中,火工品将承受毫秒量级、几万g的过载加速度作用。空气炮是实验室条件下模拟高过载环境的常用工具之一,但是其加速度脉宽只有微秒量级。为了建立可以满足火工品实弹射击力学过载安全性可靠性试验与评估需求的实验室力学环境等效模拟试验方法,本文基于缓冲靶板原理、针对Ф37mm空气炮建立了缓冲靶板试验装置,在此基础上主要开展了过载加速度波形整形技术研究以及空气炮过载试验方法等效理论与技术研究。主要研究内容与结论如下:（1）分别选取典型的弹塑性材料（紫铜）、弹性材料（聚氨酯）以及塑性材料（开孔泡沫铝）作为缓冲材料,开展了过载加速度波形整形技术仿真模拟研究。结果表明:紫铜缓冲材料对过载加速度脉宽的展宽效果不明显,脉宽最大约为200μs;聚氨酯与泡沫铝对加速度脉宽具有显著的展宽效果,可将加速度脉宽由28μs提升到1ms左右,但是相应的峰值会减小。当子弹炮口速度为57.4m/s时,加速度峰值由原来的10万g下降至1万g以内;（2）基于波形整形仿真模拟结果,选取对脉宽展宽效果很好的弹性材料（聚氨酯和橡胶）及塑性材料（泡沫铝）作为缓冲材料,开展了过载加速度波形整形试验研究,获得了不同种类、尺寸缓冲材料对过载加速度的影响规律,并且研究了子弹炮口速度（57.4m/s～86.6 m/s）对过载加速波形特征值的影响规律。结果表明:（1）缓冲材料直径越小、厚度越大,加速度峰值越小、脉宽越大。通过改变缓冲材料的尺寸,过载加速度脉宽均可达到毫秒量级。以泡沫铝作为缓冲材料时,加速度脉宽可达2ms,但是峰值下降至3000g左右。（2）以弹性材料（聚氨酯、橡胶）作为缓冲材料时,子弹炮口速度对加速度脉宽影响较小,峰值随子弹炮口速度呈线性单调递增。以泡沫铝作为缓冲材料时,加速度脉宽、峰值受子弹炮口速度的影响较小。开孔泡沫铝的应力-应变曲线存在高而宽的应力平台,在该阶段材料通过自身孔洞的塑性变形吸收能量,因而具有很好的脉宽展宽效果;（3）基于损伤力学能量损伤理论的应变等效原则,利用数值模拟与试验相结合的方法,开展了空气炮过载模拟试验与实弹射击的等效关系研究。以纯铅作为标准试件,获得了过载加速度波形、脉宽、峰值对试件损伤变形的影响规律;利用聚氨酯缓冲材料对试件损伤变形的试验结果验证了仿真计算结果的可靠性;建立了空气炮短脉宽力学过载环境与实弹射击长脉宽力学过载环境之间的等效关系式。

关键词：空气炮力学过载缓冲靶板波形整形损伤等效