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中大口径线膛火炮榴弹触发引信冲击环境和动态特性研究

张金鹏  
【摘要】:为了给中大口径线膛火炮榴弹触发引信的相关研究工作和设计提供参考,采用理论分析、仿真及测试的方法对弹丸跌落冲击过载、发射冲击过载作用时间对平板状零件形变的影响、离心保险件的膛内运动和支筒的屈曲特性等问题进行了研究。通过ANSYS/LS-DYNA软件仿真,得到弹丸从1.5 m高度以不同姿态分别跌落至不同材料目标时弹头引信和弹底引信的跌落冲击脉冲。同种引信同种跌落姿态跌落冲击脉冲峰值按钢板、铸铁板、混凝土、木板、土壤的顺序依次递减,脉冲宽度则按此顺序递增。弹丸跌落至同种材料目标时,相比于与跌落目标直接碰撞部分,与跌落目标非直接碰撞部分跌落冲击作用时间晚、脉冲宽度大。跌落冲击过载作用时间延迟可以用应力波传播规律估算。弹丸跌落姿态为头向上和头向下时,弹头引信的脉冲峰值高于弹底引信的。弹丸水平跌落姿态跌落时的冲击脉冲宽度比其它两种跌落姿态的大。应用ANSYS/Transient仿真分析了五种引信常用材料制钟表机构上夹板分别在锤击环境、三种过载作用周期有异的发射环境下的形变。在锤击环境下的上夹板形变小于三种发射环境下的。过载作用周期有异的三种发射环境下,上夹板形变接近。过载越大,平板状零件形变受过载作用时间影响程度也越大。2A11铝合金、7075铝合金和08钢制平板状零件形变受过载作用时间影响程度大于12Cr18Ni19不锈钢和HPb59-1铅黄铜的。通过对离心保险件离心爪在膛内的受力分析,得到其运动微分方程。把弹丸在膛内运动时间离散化,利用MATLAB软件迭代,得到离心爪启动时刻和解除保险时刻。利用ADAMS软件对离心爪运动过程进行模拟,得到离心爪启动时刻和解除保险时刻,与理论计算结果相近。计算的结果可以为安全和解除保险装置的延期解除保险性能计算提供初值。应用ANSYS/Explocit软件对支撑引信击针的圆柱支筒屈曲特性进行仿真研究,得到弹丸寿命期内可信环境下圆柱支筒动态特性。震动、跌落过载低于47000g、发射过载低于38000g以及落速小于80 m/s触碰土壤目标时支筒不会屈曲。落速大于100 m/s触碰土壤目标时支筒会屈曲,且随着落速提高,屈曲临界时间明显减小,但临界应力增大不明显。弹丸对地触发落角越小,屈曲临界应力越小,屈曲临界时间越长。弹丸旋转对支筒屈曲特性的影响很小,内圆角和上盖的影响不可忽略。


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