埋头弹药内弹道过程数值仿真
毕业论文关键字 埋头弹 内弹道 数值模拟
Title The numerical simulation of the interior ballistic process of cased telescoped ammunition
Abstract As a promising ammunition, the cased telescoped ammunition (CTA) has attracted more and more attentions, based on it, The numerical simulation of the interior ballistic process of CTA was carried out. As follows are the research contents: After lots of consulting of related literatures, the characteristics and the development history of CTA were known; then, using the computer program for analyzing and simulating the CTA’s interior ballistic process, and the change regulation curves between the bore pressure, speed and time, displacement of the projectile are displayed. At last, it provide a access to compare and analyze the effect causing by the change of addition ignition gunpowder, the main charge and the parameter of the ammunition on the interior ballistic performance of the CTA on the basis of the previous computer program. The results indicate that the speed and the maximum pressure are in agreement with the rules and the effects on the interior ballistic of CTA are much obvious causing by the changes of main charge and the ammunition parameters.
Keywords CTA interior ballistic numerical simulation
目次
1绪论1
1.1研究背景及意义1
1.2国内外的研究情况1
1.3本文主要研究内容3
2内弹道方程组的建立4
2.1基本假设4
2.2第一时期的数学模型4
2.3第二时期的数学模型9
3数值计算方法及计算结果10
3.1基本参数10
3.2编写计算机程序10
3.3龙格-库塔法及计算流程12
3.4计算结果15
4装填参数以及弹药参数变化对埋头弹内弹道性能的影响18
4.1导向管长度变化18
4.2火药力变化20
4.3附加点火药量变化23
4.4附加点火药燃速指数变化25
4.5主装药量变化28
4.6主装药燃速指数变化30
4.7主装药燃速系数变化33
4.8弹丸质量变化35
结论39
致谢40
参考文献41
1 绪论 1.1 研究背景及意义 现代技术发展日新月异，新技术不仅仅应用在普通大众的日常生活工作当中，也应用在军事领域。现代战争都是以高科技为特点的战争，于是高新技术在军事领域的应用就显得十分的重要。技术越是先进，对设备的要求也就越高。传统的设备有着明显的不足之处，不能更加好应对现代战争。就拿火炮来说。传统火炮系统如果想要增强火力，就必须要增大火炮的整体质量，然后这又会造成火炮的机动性能更差，为了弥补这一缺憾，埋头弹的产生也就在情理当中了。20 世纪 50 年代，美国首次提出了埋头弹药的概念，目的是为了让空军的航炮和机枪的弹药体积更小，重量更轻。20 世纪 80 年代，美国陆军为了提高步兵战车的攻击火力，于是着手研究更加优越的火炮系统。经过一系列的综合评估，最后提出 45mm脱壳穿甲弹的研究计划，为埋头弹药的发展奠定了坚实的基础。经过多年的研究，已经有所成果，尤其是英法等发达国家。埋头弹药有许多的优点：体积小、质量小、结构紧凑、成本低、初速高、射程远、侵彻力强、射击精度高、性能可靠、安全性高以及可实现双路供弹等。由此可见，埋头弹药具有很好的应用前景。这里研究的研究是为了进一步了解埋头弹药的内弹道特性以及内弹道的影响因素.[1]-[3] 1.2 国内外的研究情况 从美国提出埋头弹药这个概念开始，先后开展实施了“战车武器系统技术”和“战车武器技术”计划。前一个计划中，研制了能够发射 30mm 口径埋头弹药的自动火炮，虽然说技术上有了一定的进展，但是却从来没有进入全尺寸研制的阶段；后一个计划中包含了 45mm脱壳穿甲埋头弹的研制计划。整个的脱壳穿甲弹长304.8mm，直径69.9mm，重2.6kg。其弹芯是由钨合金制成的长杆型弹芯，直径为 13.3mm，带有 421g 的钢风帽，弹芯和三瓣弹托一共重为 754g，整个弹芯组件装在药筒中的控制管内。控制管内装填的是辅助装药，外围是主装药，药筒内一共装有632g发射药。该型埋头弹药采用的是与传统火炮结构不一样的圆柱形回转式弹膛。这种特殊的火炮左右耳轴上设有通孔，在供弹时弹膛与炮管呈90° 。当炮弹经过左耳轴进入弹膛后，弹膛随即旋转90° 与炮管成同一直线。火炮底火击发点燃附加点火药后主装药燃烧，推动弹丸发射出炮管。发射完毕火炮复进时，弹膛旋转回到装填时的状态，下一发炮弹进入炮膛时，空的药筒被顶出。这种结构的弹膛比普通火炮弹膛的长度更短，更加节省空间。如果装在“布雷德利”战车(BFV)的炮塔上，其炮管比车上原有装备的 25mm 自动火炮短，炮塔的座圈也不用再增大。此火炮为线膛结构，当发射尾翼稳定脱壳穿甲弹的时候，弹上装有的滑动弹带可以降低转速。火炮全长为4369mm，炮管长 3607mm，炮箱宽356mm,高 305mm,高低射界﹣10°~﹢45° 。火炮采用固定供弹线路的30 发无弹链供弹机，可以单发限定点射以及全自动射击。最大的射速为每分钟200 发。炮身与供弹机分别为259kg和 57kg。到 90年代，由于预算经费不足，美国空军的 25mm埋头弹药计划和陆军45mm自动炮计划都相继停止了，所以至今都还没有一款用于发射埋头弹药的火炮投入生产。虽然大口径埋头弹火炮没有取得跨越式的进展，但是小口径的埋头弹药依旧吸引美国的目光。最近，美国国防军工技术联盟和武器研发与工程中心联合授予达信系统公司轻武器分部一份 570 万美元的研发合同，要求达信公司为陆军研制5.56mm和 7.62mm埋头弹药以及相配的武器。
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