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超空泡射弹内弹道特性规律研究

任成虎  
【摘要】: 根据超空泡射弹空泡产生方式的不同,射弹可分为自然超空泡射弹和通气超空泡射弹。本文重点研究了自然超空泡射弹内弹道特性规律。 以经典内弹道学为基础,结合水下发射的特点,建立了改进型超空泡射弹内弹道基本方程组。该模型更加全面地考虑了射弹在膛内运动时阻力的影响因素,编制了计算分析程序,其计算结果与参考文献给出的实验结果吻合较好。以6mm、30mm、57mm、76mm和100mm五种口径射弹为研究对象,分别研究了水下炮身管全浸水和排空闭膛两种可能发射模式下超空泡射弹P~T(P~X)和V~T(V~X)的膛内运动规律。利用LS-DYNA软件的多物质流固耦合功能和发射药的瞬时燃烧模型对超空泡射弹水下膛内运动进行了数值仿真,得到一些膛内及膛口近场区域的运动规律和物理现象。 研究表明,水下发射模式下超空泡射弹膛内运动规律与传统水上空气发射模式下有很大的不同。超空泡射弹的炮口膛压和初速均下降,最大膛压上升;全浸水发射模式下,不同口径的射弹炮口初速下降和最大膛压上升幅度近似正比于初始时刻膛内水柱质量与射弹质量的比值,而且超空泡射弹出炮口速度和身管长度存在最佳匹配关系;排空闭膛发射模式下,射弹的速度和膛压随时间的变化趋势与空气模式下基本相同,由于炮口处有挡水板,会出现压力波反射现象。上述规律对于水下炮的设计和超空泡射弹技术的发展具有一定的参考价值。


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