matlab微后坐力自动炮的内弹道仿真研究(3)
时间:2017-05-22 19:33 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
1.3.4 微后坐力火炮国内外研究状况 1.3.5 弹道性能仿真技术现状 1．4 本论文研究的目的和主要内容 微后坐力自动炮的射击过程是非常复杂的，它包括了各种形式的运动和一系列的能量转换。而根据经典内弹道理论、膨胀波火炮内弹道理论以及无后坐力炮内弹道理论，建立起描述火炮发射过程的数学模型，借助计算机，通过仿真实验来模拟真实的火炮膛内射击，从而对内弹道参数进行分析研究，对实验结构进行修正和检验。不仅可以节约研究经费，而且还能大大的缩短研发周期。 本课题的研究目的是通过对微后坐力自动炮的内弹道进行数值仿真计算，全面的描述微后坐力炮的内弹道过程，研究膛压、速度、位移以及时间等之间的关系。 本论文研究的主要内容包括一下几个方面： （1）学习掌握经典内弹道理论、膨胀波火炮内弹道理论和无后坐力炮内弹道理论。 （2）对微后坐力自动炮的内弹道进行建模。 （3）对微后坐力自动炮内弹道模型进行编程仿真。 （4）通过仿真计算结果对微后坐力自动炮的内弹道性能进行分析。 2 微后坐力自动炮数学物理模型的建立 2．1 经典内弹道学基本理论 2.1.1 经典内弹道学的基本理论基础 经典内弹道学是以平衡态热力学为基础，研究膛内弹道参量的平均变化规律的内弹道理论。经典内弹道学数学模型是常微分方程和代数方程的组合，他由形状函数方程、燃烧速度方程、能量方程、弹丸运动方程以及弹丸运动与行程关系式五个方程组成内弹道基本方程组。在分析膛内射击现象和弹丸在膛内受力状态的基础上，经典内弹道学理论根据热力学第一定律在平衡态热力学和对火药燃烧一些简单的经验关系的基础上建立起能量方程。然后通过观察和密闭爆发器的实验，给出描写火药燃烧的几何燃烧定律和燃烧速度定律。由诺贝尔-阿贝尔方程推导出火药气体状态方程。再根据牛顿第二定律给出以平均压力或以弹底压力表示的弹丸运动方程。弹后空间的压力分布以及膛底压力、弹底压力和平均压力之间的关系，则根据拉格朗日假设而获得。这五个方程在一定条件下能够比较全面而准确地反映膛内的射击现象，即火药燃烧、燃气生成、状态变化、能量转换和弹丸运动等射击现象。 2.1.2 经典内弹道学的适用范围 （一）发射药的燃烧服从几何燃烧定律。根据此假设，火药在燃烧过程中，其形状与尺寸的变化，应服从所导出的形状函数 的变化规律。但是，实践表明，火药在膛内的实际燃烧规律比理想的几何燃烧定律有较大的偏差。由于火药形状特征量 的大小是反映火药燃烧减面性大小的主要标志。因此，人们常用适当增加 值的方法来修正所产生的偏差； （二）发射药的燃烧速度遵从稳态下的指数燃烧定律； （三）发射药的燃烧和弹丸的运动都在平均膛压下进行。火药在膛内弹丸后部整个空间的分布式不均匀的，所以各处的火药燃烧压力也不一样。但是，这种假设有一定的近似性，并可使问题求解简单化； （四）燃烧生成物的成分始终保持不变。在火药燃烧期间或是燃烧结束之后，由于火药燃气膨胀做功，燃气温度不断下降，从而直接影响膛内火药燃气成份的变化，导致某些与燃气成分有关的特征量发生变化。所以，这些量在射击过程中是变量而不是常量。但是，为了减少方程组的复杂性，同时由于这些量实际上变化很小，不足以影响弹道解的准确性，因此，仍然将它们当作常量来处理，这相当于火药燃气成分始终保持不变。 (责任编辑：qin) |