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基于压力损失的轻气炮内弹道建模及仿真分析

火炮发射与控制学报 2022年第6期43卷 15-20页

作者：袁永润马国鹭陈万华张浩赵登峰王清清西南科技大学制造过程测试技术教育部重点实验室四川绵阳621010 中国空气动力研究与发展中心四川绵阳621000

针对轻气炮发射过程中弹前空气阻力对弹丸速度影响的考虑,引入压力损失因素并联立弹丸运动方程、理想气体状态方程等,构建基于压力损失的轻气炮内弹道数学模型(改进方程)。分析了轻气炮中关键参数与弹丸速度的影响关系,计算了改进方程... 详细信息

针对轻气炮发射过程中弹前空气阻力对弹丸速度影响的考虑,引入压力损失因素并联立弹丸运动方程、理想气体状态方程等,构建基于压力损失的轻气炮内弹道数学模型(改进方程)。分析了轻气炮中关键参数与弹丸速度的影响关系,计算了改进方程和经典方程在同等参数匹配下弹丸速度的差异,进一步对弹丸发射全过程进行流体仿真。结果表明:设计轻气炮的弹丸速度低于900 m/s时,不考虑弹前空气阻力的影响对理论计算结果造成的误差小于8 m/s;流体仿真结果与数值分析结果基本吻合,证明了改进方程的正确性,研究结果对于指导轻气炮的工程设计和提高理论计算精度有一定的参考价值。

关键词：轻气炮内弹道压力损失弹丸速度

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基于轻气炮加载的火工冲击环境模拟技术研究

振动与冲击 2021年第22期40卷 1-10页

作者：赵宏达孙毅丁继锋郝志伟刘伟王熊刘一志哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001 华中光电技术研究所武汉430200 北京空间飞行器总体设计部北京100094 太原理工大学航空航天学院太原030600

针对机械撞击式火工冲击环境试验中需要反复调试以实现试验条件等问题,提出了一种机械撞击式冲击环境模拟装置并研究了装置的调节参数对冲击环境的影响规律。设计了一套采用轻气炮加载并具有多调节参数的冲击环境模拟装置。采用冲击试... 详细信息

针对机械撞击式火工冲击环境试验中需要反复调试以实现试验条件等问题,提出了一种机械撞击式冲击环境模拟装置并研究了装置的调节参数对冲击环境的影响规律。设计了一套采用轻气炮加载并具有多调节参数的冲击环境模拟装置。采用冲击试验和数值仿真相结合研究了装置的调节参数,如轻气炮气室压强、连接杆定位孔位置、加载板厚度等对设备安装板上的冲击响应谱(shock response spectrum,SRS)的影响规律。拟合了冲击环境与调节参数之间定量的关系式并总结了相应的表格。通过火工冲击信号在该装置上进行准确模拟验证了装置的可行性和研究规律的可靠性。研究表明:轻气炮气室压强与谐振板冲击响应谱幅值近似成幂次方关系,连接杆定位孔和加载板厚度可实现冲击响应谱拐点频率的大范围调节等。

关键词：火工冲击模拟装置轻气炮冲击响应谱(SRS)

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轻气炮加载下蓝宝石的辐射光谱特性

光学学报 2018年第5期38卷 329-335页

作者：张宁超任娟王鹏刘福生西安工业大学电子信息工程学院陕西西安710021 西安工业大学理学院陕西西安710021 西南交通大学材料先进技术教育部重点实验室四川成都610031

冲击压缩过程中透明晶体的发光现象与材料的微观损伤及其结构变化密切相关,利用轻气炮加载结合多通道辐射高温计以及ICCD瞬态光谱测量系统,在400~800nm的可见光波段获得了蓝宝石晶体的发光光谱;研究表明蓝宝石的冲击发光呈典型的热辐射... 详细信息

冲击压缩过程中透明晶体的发光现象与材料的微观损伤及其结构变化密切相关,利用轻气炮加载结合多通道辐射高温计以及ICCD瞬态光谱测量系统,在400~800nm的可见光波段获得了蓝宝石晶体的发光光谱;研究表明蓝宝石的冲击发光呈典型的热辐射特征,其热辐射温度与该压力下蓝宝石的熔化温度之间存在明显的关联性。最后,结合辐射温度和光谱分布形态研究了蓝宝石剪切带发光的机理。

关键词：光谱学冲击加载蓝宝石轻气炮

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膜片式轻气炮破膜做功机理研究

弹道学报 2019年第2期31卷 19-24页

作者：沈吟青江坤张成南京理工大学能源与动力工程学院江苏南京210094 上海宇航系统工程研究所上海201109

针对轻气炮隔离膜片展开过程中流体与结构的相互影响,基于FCBI单元法,引入Johnson-Cook弹塑性本构模型,采用流固耦合的方法对此过程进行数值仿真,得到膜片周围流场特性和膜片的动力学响应。以膜片展开速度和低压侧压力变化作为性能评价... 详细信息

针对轻气炮隔离膜片展开过程中流体与结构的相互影响,基于FCBI单元法,引入Johnson-Cook弹塑性本构模型,采用流固耦合的方法对此过程进行数值仿真,得到膜片周围流场特性和膜片的动力学响应。以膜片展开速度和低压侧压力变化作为性能评价指标,分析了破膜压力、高压侧注气温度、膜片厚度及开槽形状等因素对膜片展开性能的影响。计算结果表明:破膜压力越高,高压侧注气温度越高,且膜片在满足强度要求的情况下越薄,越有利于提高发射管内压力;采用开槽方式为六道凹槽的膜片对展开过程最为有利。仿真结果揭示了膜片式轻气炮破膜做功机理,再现了膜片展开的过程,为轻气炮膜片结构的优化设计与内弹道性能的优化提供重要参考。

关键词：轻气炮隔离膜片流固耦合展开过程

Ti-5553合金在轻气炮冲击下的变形行为

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稀有金属材料与工程 2018年第2期47卷 657-661页

作者：代华湘王琳徐欣王丁北京理工大学北京100081 冲击环境材料技术国家级重点实验室北京100081 北京航天微系统研究所北京100094

利用一级轻气炮装置,以不同速度的飞片对Ti-5553合金进行冲击加载;采用光学显微镜和透射电子显微镜观察并分析微观组织和变形行为;结合XRD和定量金相研究方法进行分析和计算。结果表明,Ti-5553合金在轻气炮冲击下会发生位错滑移、形变... 详细信息

利用一级轻气炮装置,以不同速度的飞片对Ti-5553合金进行冲击加载;采用光学显微镜和透射电子显微镜观察并分析微观组织和变形行为;结合XRD和定量金相研究方法进行分析和计算。结果表明,Ti-5553合金在轻气炮冲击下会发生位错滑移、形变孪生和应力诱发马氏体相变(stress-induced martensite,SIM),形成α″相。α″相的生成量受轻气炮冲击速度的影响,随着冲击速度的增大,形成的α″含量呈明显上升趋势,当轻气炮冲击速度由380 m/s上升到560 m/s时,单位面积α″线的长度LA由39.18 mm/mm^2上升到52.65 mm/mm^2。

关键词：钛合金轻气炮变形应力诱发马氏体定量金相

基于轻气炮的火工品爆炸冲击模拟试验平台设计与验证

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基于轻气炮的火工品爆炸冲击模拟试验平台设计与验证

作者：尹旺哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

航天器在完成任务的过程中经常会经遭受一些火工冲击环境,星箭分离时的冲击环境最为恶劣。这些冲击环境一般不会破坏航天器的主体结构,但是会影响航天器结构上精密仪器设备的寿命。目前,还没有一种成熟有效的方法能够准确预示火工冲击响... 详细信息

航天器在完成任务的过程中经常会经遭受一些火工冲击环境,星箭分离时的冲击环境最为恶劣。这些冲击环境一般不会破坏航天器的主体结构,但是会影响航天器结构上精密仪器设备的寿命。目前,还没有一种成熟有效的方法能够准确预示火工冲击响应,所以航天器设计人员只能通过试验的手段考核产品的性能。本文基于轻气炮设计了一种模拟爆炸冲击的试验装置,该装置的原理是:轻气炮高速打出的柱状子弹作用在谐振杆上,从而激起谐振杆的谐振响应,以此来模拟爆炸冲击产生的振荡型衰减波。在航天工程领域,通常用冲击响应谱描述冲击环境的恶劣程度,因此本文设计了一种冲击响应谱试验系统,并对其进行了深入研究。本文首先介绍了冲击试验平台的总体方案设计,其中包括激励装置、谐振装置和测试系统的设计等。同时利用有限元软件LS-DYNA进行了仿真分析,通过在仿真模型中修改各个设计变量,总结出了各设计变量对冲击环境的影响规律,因此通过调节装置的设计变量可以模拟出任意的冲击环境。最后,通过试验的手段验证了有限元仿真分析的有效性,试验结果和仿真分析得出的结论是一致的。试验与数值仿真的方法相结合,验证了基于轻气炮的冲击试验平台的可行性。该装置突出的优点是可模拟高量级冲击、方便、快捷,同时加载的重复性也较好,能比较真实地模拟火工冲击环境。

关键词：轻气炮冲击环境冲击响应谱冲击试验平台

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利用轻气炮进行侵彻试验的高速摄影法探索

弹道学报 2011年第1期23卷 75-79页

作者：高航张继春肖正学郭学彬陈星明吝曼卿西南科技大学环境与资源学院四川绵阳621010 西南交通大学土木工程学院成都610031

为获取轻气炮冲击实验有效的观测方法,设计了一种用于一级轻气炮的高速摄影系统,给出了摄影系统的布置、安全防护和光路设计.利用该实验系统研究了弹丸垂直冲击靶体和斜冲击靶体情况下,弹丸碰靶前的飞行姿态、碰靶后的侵彻过程以及混凝... 详细信息

为获取轻气炮冲击实验有效的观测方法,设计了一种用于一级轻气炮的高速摄影系统,给出了摄影系统的布置、安全防护和光路设计.利用该实验系统研究了弹丸垂直冲击靶体和斜冲击靶体情况下,弹丸碰靶前的飞行姿态、碰靶后的侵彻过程以及混凝土靶体飞溅物的运动状态等,结果表明高速摄影方法在轻气炮进行冲击过程中能够捕捉到弹丸在整个冲击过程中速度和姿态的连续变化情况以及靶体破坏状态等大量信息.

关键词：爆炸力学冲击高速摄影轻气炮弹丸

小型车载式二级轻气炮加载系统的爆轰实验研究

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高压物理学报 2013年第5期27卷 763-767页

作者：于川庞勇曹仁义虞德水孙永强张蓉杨桂红仝延锦施尚春朱子标张旭中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理实验室四川绵阳621900

针对爆轰物理研究的需求,研制了一种小型车载式二级轻气炮加载系统和相应的实验测试系统。利用该系统开展了球形和柱形弹丸撞击带盖RHT-901、JOB-9003、TA01等炸药的实验,结果表明:该实验加载系统具备机动灵活和应用范围较宽的特点,可... 详细信息

针对爆轰物理研究的需求,研制了一种小型车载式二级轻气炮加载系统和相应的实验测试系统。利用该系统开展了球形和柱形弹丸撞击带盖RHT-901、JOB-9003、TA01等炸药的实验,结果表明:该实验加载系统具备机动灵活和应用范围较宽的特点,可实现以较大药量炸药实验件为目标的研究。

关键词：轻气炮弹丸电磁感应爆轰

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空间碎片清除轻气炮内弹道参数优化选择

火炮发射与控制学报 2019年第3期40卷 66-70页

作者：安继萍李新洪张治彬航天工程大学宇航科学与技术系

根据空间碎片清除航天器中轻气炮载荷的特殊设计需求,在1 200 m/s目标弹速的设计要求下进行内弹道参数的优化选择。利用内弹道方程选择了最佳气室容积与驱动气体种类。以轻气炮炮身质量和弹丸炮口速度两个优化指标进行气室压强和炮管长... 详细信息

根据空间碎片清除航天器中轻气炮载荷的特殊设计需求,在1 200 m/s目标弹速的设计要求下进行内弹道参数的优化选择。利用内弹道方程选择了最佳气室容积与驱动气体种类。以轻气炮炮身质量和弹丸炮口速度两个优化指标进行气室压强和炮管长度的选择,分别利用质量估算和AMEsim仿真模型建立轻气炮质量方程与弹丸炮口速度方程,并利用权重系数联系两方程建立评价方程,分析了不同的权重系数下的炮管长度和气室压强的选择原则,建立了系统的碎片清除轻气炮内弹道参数选择方法。

关键词：碎片清除轻气炮设计参数内弹道方程优化选择