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自动武器身管热力学特性研究

杨光晖  
【摘要】:目前,对自动武器精度的要求日益提高,弹丸在发射过程中,2oo(rc?3oo(rc的高温火药燃气对身管产生热冲击,而且作用时间只有几毫秒,这样会在内膛表面附近产生瞬时的动态温差效应,使内膛表面产生非常大的热应力。连发时,连续脉冲式的高温热冲击会加剧身管的热累积使身管膨胀,大的热应力加上弹丸的摩擦磨损会在内膛表面产生细小裂纹,导致射击精度降低、身管寿命减少。本文主要研究连发时脉冲式热冲击下身管的热力学特性,探索相关影响因素及规律。 本文以某7.62mm冲锋枪为例,结合内弹道理论和传热学理论,采用有限元法,建立了身管热力学数值仿真模型-,并运用动力、温度位移的显式求解方法进行求解。考虑了与温度相关的材料非线性,优化了网格密度,保证了仿真的精度。在此基础上,研究了不同射速、温度脉冲峰值及峰值脉宽对身管升温、热应力、应变等热力学特性的影响。采用正交实验法分析得到了身管热力学参数对射速、连发弹丸数、温度脉冲峰值和峰值脉宽的敏感度。在进行10发连射时,温度脉冲峰值和脉宽对身管热力学特性的影响较大。进一步建立了弹丸在膛内运动的动力学等效模型,研究了弹丸的摩擦热效应以及身管机械-热親合情况下的热力学特性。摩擦热效应对身管热力学特性的影响远低于火药热冲击效应。连发时身管的热力学特性与各因素影响规律等研究成果,能够指导自动武器与弹丸的系统匹配设计。


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