大口径炮弹引信发射环境模拟试验系统设计与仿真

发布时间：2020-05-26 01:37

【摘要】：为了加快引信研制周期和方便地进行引信性能优化,以某85 mm 口径加农炮身管为参考,研究设计了大口径炮弹引信发射环境模拟试验系统。应用空气动力学理论和外弹道学理论对新型试验弹进行了飞行稳定性计算,应用内弹道理论及函数拟合方法得出装药与后坐过载系数、炮口转速的关系,使用数值仿真的方法研究了试验系统所配备的回收装置及弹丸转速对回收过程的影响。大口径炮弹引信发射环境模拟试验系统的总体设计受启发于引信电池的激活试验。该试验系统为试验引信提供后坐环境及旋转环境,以此来验证引信设计是否满足要求。所设计的发射环境模拟试验系统通过改变发射装药量改变所提供的后坐环境,通过线膛身管加电机调速装置改变所提供的旋转环境。为了便于回收,设计了轻质量的试验弹丸,利用空气动力学基本理论及Fluent数值仿真计算了所设计的试验弹丸的飞行稳定性能,结果得出在速度为0.1马赫下,转速为438 rad/s,攻角为1°～9°时试验弹丸的马格努斯力矩系数导数为0.649～0.853,在速度为0.7马赫下,转速为3141 rad/s时,攻角为1°～9°时试验弹丸的马格努斯力矩系数导数为0.523～0.818,急螺稳定因子均大于1,动态稳定因子满足弹丸飞行稳定性准则,试验弹丸具有良好的急螺稳定性及动态稳定性。使用静力学软件,验证了轻质试验弹丸在膛压作用下弹体强度的可靠性。通过理论计算,选择适合于调速装置的调速电机,设计了调速装置;使用matlab编写内弹道程序并在所设定的内弹道条件中,得出了不同身管长度下试验弹的膛内运动时间、后坐过载系数及炮口转速,计算表明当身管长度为810 mm时,能为试验引信提供后坐过载系数为1874 g～20000 g的后坐环境及炮口转速为4185 r/min～30000 r/min的旋转环境。为使双环境更为便捷地调节,通过内弹道计算并通过matlab曲线拟合手段得出试验弹质量为1.5 kg时的内弹道装药与后坐过载系数、炮口转速的函数关系。为了测试引信的良好回收以便得到准确的测试结果,使用LS-DYNA仿真得出试验弹丸碰靶特性,并研究了试验弹丸转速对试验回收的影响,结果表明,在回收过程中,试验弹丸在弹体纵向对称面上产生位移会远远大于横向对称面上的位移;具备转速的试验弹丸在回收过程中所承受的表面压力更小;试验弹丸在使用堆积粘土作为回收介质时,转速为1480rad/s的弹丸在1000μs时速度由232m/s降为217m/s,表面压力为168 MPa,堆积粘土可以作为回收介质使用。
【图文】：

图１．２．１引信双环境模拟器中的旋转管、电机系统和接收装置逡逑该模拟系统的工作原理是利用轻气炮，赋予搭载试验引信的载体以一确定初速。前载体由释放销固定在炮管尾部，炮口处由纤维薄膜密封，抽出炮管中间段的气体真空。应用数值为标准大气压的空气作为推动力。当拔出释放销时，在尾部压力的下，载体在身管内运动，冲破炮口薄膜进入旋转管。进入旋转管后，载体与管内胶块碰撞，然后撞击尾部的金属块，在此快速碰撞减速的过程中模拟引信的后坐环载体停留在旋转管内，，与旋转管一起做旋转运动，达到模拟旋转环境的目的。其工理如图１．２．２所示。逡逑试验弹逦缓冲器逦动量转换块逡逑／．逦Ｉｔ逦％逡逑发射管逦旋转炮管逦回收管逡逑发射前逡逑

图１．２．１引信双环境模拟器中的旋转管、电机系统和接收装置逡逑模拟系统的工作原理是利用轻气炮，赋予搭载试验引信的载体以一确定由释放销固定在炮管尾部，炮口处由纤维薄膜密封，抽出炮管中间段应用数值为标准大气压的空气作为推动力。当拔出释放销时，在尾部体在身管内运动，冲破炮口薄膜进入旋转管。进入旋转管后，载体与，然后撞击尾部的金属块，在此快速碰撞减速的过程中模拟引信的后停留在旋转管内，与旋转管一起做旋转运动，达到模拟旋转环境的目的。１．２．２所示。逡逑试验弹逦缓冲器逦动量转换块逡逑
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TJ431.3

【参考文献】

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本文编号：2681070