迫击炮用变燃速发射药内弹道性能研究

发布时间：2020-11-03 12:45

　　 为使变燃速发射药能够应用在相关武器中,通过建立变燃速发射药的几何燃烧模型,分析其燃烧过程特点,并对燃烧过程中形状函数进行推导建立;以经典内弹道理论为基础,进行内弹道程序的编写,研究不同药型参数时变燃速发射药在迫击炮中的内弹道表现,为变燃速发射药应用在迫击炮中提供理论基础。根据变燃速发射药特殊结构和燃烧特点,以几何燃烧定律为基础,将变燃速发射药的燃烧过程划分为两阶段:第一阶段为内层速燃药、外层缓燃药同时燃烧过程;第二阶段为剩余内层速燃药单独燃烧过程,为单孔粒装发射药燃烧;对于每一阶段进行燃烧模型建立和燃烧性能计算分析;同时进行发射药形状函数推导及内弹道方程组建立,利用龙格-库塔算法求解微分方程组,计算得到变燃速发射药p-1、p-t、v-t、v-l内弹道特征曲线及内弹道特征点,并对其进行分析研究。通过对迫击炮用变燃速发射药的内弹道计算,结果表明:(1)变燃发射药具有良好的燃烧渐增性,通过调节内外层燃速比、长径比、内孔径,控制其燃面和燃速达到控制其燃烧渐增性的目的。(2)变燃速发射药在迫击炮内弹道模拟曲线p-t具有较明显的压力平台效应,表明变燃速发射药可在迫击炮中发挥其燃烧渐增性的优势。(3)适当提高变燃速发射药的缓燃层和速燃层的火药力可以增加发射药能量,提高弹丸初速。(4)随着变燃速发射药的外内层燃速比值的升高,外内层燃速差变小,变燃速发射药内弹道最大膛压和弹丸初速都相应提高,考虑到最大膛压的限制,选取适中的燃速比有利于发挥变燃速发射药燃烧的渐增性优势。(5)将发射药外径确定在2.60mm时,将缓燃层弧厚值定在0.15mm可以更好发挥变燃速发射药燃烧渐增性的优点。(6)随着内孔直径的降低,最大膛内压力和弹丸初速变化不大,但需考虑发射药起始燃烧表面问题和燃烧时间问题,综合考虑,当发射药外径为2.6mm时,内孔直径为1.0mm较为合适。(7)长径比越大,端面的减面燃烧影响越弱,但当长径比值大于2.5时,长径比对弹丸初速和最大膛内压力的有利影响变小,但使发射药的装填密度变小;综合考虑满足燃烧性能和内弹道性能的条件下,将长径比值选取在2.0-2.5之间,既能凸显变燃速发射药的燃烧渐增性优势,又能兼顾装填密度,达到最大的内弹道效率。
【学位单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TJ31;TQ562
【部分图文】：

图 2.1 管状变燃速发射药结构图 图 2.2 管状变燃速发射药截面结构图为准确描述其燃烧过程，将其燃烧过程分为两阶段，第一阶段为内层速燃药、外层缓燃药共同燃烧阶段，由于缓燃层较薄，所以当外层缓燃层燃尽时，标志着该阶段的结束；第二阶段为剩余内层速燃药单独燃烧过程，为传统管状发射药燃烧，剩余内层药燃尽，第二燃烧阶段结束，管状双层发射药燃烧结束。（1）第一燃烧阶段在这一燃烧阶段，外层缓燃药从外表面向内燃烧，呈减面燃烧效果，内层速燃层从内孔开始向外燃烧，呈增面燃烧效果，两端面沿水平方向向内做缩进燃烧，直至外层缓燃药燃尽，该阶段结束；由于外层缓燃药线性燃速较慢，内层速燃药线性燃速较快，所以当发射药内外层燃速比，长径比较为合适时，第一阶段，发射药燃烧整体呈较为理想的增面燃烧状态，燃烧呈渐增性。该过程模拟图如图 2.3 所示。

图 2.1 管状变燃速发射药结构图 图 2.2 管状变燃速发射药截面结构图为准确描述其燃烧过程，将其燃烧过程分为两阶段，第一阶段为内层速燃药、外层缓燃药共同燃烧阶段，由于缓燃层较薄，所以当外层缓燃层燃尽时，标志着该阶段的结束；第二阶段为剩余内层速燃药单独燃烧过程，为传统管状发射药燃烧，剩余内层药燃尽，第二燃烧阶段结束，管状双层发射药燃烧结束。（1）第一燃烧阶段在这一燃烧阶段，外层缓燃药从外表面向内燃烧，呈减面燃烧效果，内层速燃层从内孔开始向外燃烧，呈增面燃烧效果，两端面沿水平方向向内做缩进燃烧，直至外层缓燃药燃尽，该阶段结束；由于外层缓燃药线性燃速较慢，内层速燃药线性燃速较快，所以当发射药内外层燃速比，长径比较为合适时，第一阶段，发射药燃烧整体呈较为理想的增面燃烧状态，燃烧呈渐增性。该过程模拟图如图 2.3 所示。

管状双层发射药第二燃烧阶段模拟示意图
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本文编号：2868589