ABAQUS大口径火炮弹带动态挤进压力的数值模拟研究(4)
2 弹带挤进膛线过程分析
本文研究的是火炮射击过程中的挤进时期，它的定义是：从弹丸运动开始到弹带完全挤入膛线为止[9]，挤进过程是起始内弹道过程中比较重要的组成部分之一。弹带挤进使火炮能获得预期的初速和射程，并保证弹丸在较小的时间和较短的距离上获得较大的速度。但随着大口径高性能火炮的发展，火炮关键性能指标等受到弹带挤进过程所产生的影响越加明显，其受到更严格的要求，显然传统的挤进压力计算方法已经无法使用，因此对挤进过程进行深入研究变得非常迫切。
2.1 挤进压力的定义
在火炮中，为了能够保证药室始终处于密闭状态以保证火药气体不会向前溢出，同时为了强制弹丸沿膛线方向旋转运动，弹带的直径一般会比阴线的直径大约大0.5mm。发射时，在点传火过程完成之后，大量高温高压燃气会伴随着火药燃烧而出现，当膛内的燃气压力增大到能够克服预留的强制量时，弹丸开始运动，此时与之对应的火药燃气压力称为启动压力[15]。
弹带挤入膛线后，膛内火药燃气压力推动着弹丸继续向前做加速运动，但弹带与膛线之间有干涉，这就迫使弹带产生了塑性变形而挤进膛线，随着弹带挤进膛线深度的不断增加，阻力也会增加，这个力称为挤进阻力[15]。
弹带挤进阻力在挤进过程中迅速而持续的增加，在弹带全部挤入膛线瞬间，阻力值达到最大，将此时与之相对应的弹后火药气体燃气的平均压力称为挤进压力[15]。
挤进压力表征内弹道过程的起始状态，为求解弹道方程组提供稳定的边界条件，是内弹道学中一个非常重要的特征量[16]。
2.2 挤进系统结构分析
挤进系统是与保证弹带挤进膛线相关的所有结构元件的总和，主要包括身管内膛部分的药室、坡膛和导向部(膛线)以及弹丸的弹带、弹体、炸药等[17]。
（1）药室
药室是放置发射药并保证其燃烧的空间，它的容积是由内弹道设计和弹药结构共同决定的，而结构形式主要决定于火炮的性能、弹丸的装填方式和加工工艺等。目前，常用的药室结构包括药筒定装式药室、药筒分装式药室、药包分装式药室和半可燃药筒的药室四种。
（2）坡膛
炮膛内连接药室与导向部的锥形部分被称为坡膛。其主要作用是：发射前确定弹带起始位置，限定药室容积；发射时引导弹丸顺利的进入导向部。在线膛炮中，坡膛就是膛线的起点处，坡膛的锥度受药室结构、弹带结构和材料等影响。坡膛可以分为滑膛坡膛和线膛坡膛两种。
（3）膛线
膛线也称作来复线。其是在炮膛导向部管壁上的螺旋形刻槽，并且其与身管轴线保持一定的倾角。膛线的作用是使弹丸拥有一定的旋转速度，从而增强弹丸出炮口后的飞行稳定性。