兵工学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (3): 656-669.doi: 10.2382/bgxb.2022.0834
师军飞1(), 钱林方1,2(), 陈红彬1(), 付佳维1()
收稿日期:
2022-09-15
上线日期:
2022-10-26
作者简介:
师军飞(1994—),男,博士研究生,研究方向为火炮总体设计、高速碰撞动力学、射击精度分析。E-mail: jfshi_njust@163.com; |
陈红彬(1987—),男,副教授,硕士生导师,研究方向为复杂机械系统的动力学和优化,射击效能评估。E-mail: hbchennjust@163.com; |
付佳维(1989—),男,副教授,硕士生导师,研究方向为火炮炮管损伤理论、热应力理论、断裂力学。E-mail: jwfu@njust.edu.cn |
基金资助:
SHI Junfei1(), QIAN Linfang1,2(), CHEN Hongbin1(), FU Jiawei1()
Received:
2022-09-15
Online:
2022-10-26
摘要:
为研究埋头弹高速冲击挤进入膛过程的力学机理和运动规律,将某40 mm口径埋头弹火炮作为对象,分析建立其内弹道过程的数理模型,并通过实弹射击试验验证内弹道模型的准确性。考虑界面间的摩擦和接触特性,采用FEM-SPH耦合算法建立了高速冲击挤进模型,将内弹道数值解作为边界条件,通过数值计算得到弹带变形、弹丸运动、弹丸姿态和挤进阻力等变化规律。研究结果表明:所建立的弹道模型准确合理,弹丸的初始上膛速度为78.2 m/s;整个挤进过程分为减速挤进和加速挤进阶段,两阶段之间弹丸处于准静止状态,减速挤进过程中弹丸姿态发生周期性的变化,摆动角幅值不断下降,加速挤进过程,摆动角迅速增大,随着挤进完成摆动角呈现出减小的趋势,完成挤进用时2.65 ms,完成挤进时弹丸速度为73.92 m/s;挤进过程弹带表面温度接近材料熔点;动态挤进阻力呈现两次“上升-下降”过程,最大挤进阻力为95.288 kN,完全挤进时阻力降低并稳定到10 kN。
师军飞, 钱林方, 陈红彬, 付佳维. 埋头弹高速冲击挤进入膛特性研究[J]. 兵工学报, 2023, 44(3): 656-669.
SHI Junfei, QIAN Linfang, CHEN Hongbin, FU Jiawei. High-Speed Impact Engraving Characteristics of Cased Telescoped Ammunition[J]. Acta Armamentarii, 2023, 44(3): 656-669.
参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
---|---|---|---|
ωb/g | 1.5 | u1b | 4×10-8 |
ωz/g | 375 | u1z | 1.8×10-8 |
ωc/g | 58 | u1c | 2×10-8 |
nb | 0.82 | ρb/(kg•m-3) | 1 600 |
nz | 0.82 | ρz/(kg•m-3) | 1 600 |
nc | 1 | ρc/(kg•m-3) | 850 |
fb/(kJ•kg-1) | 1 000 000 | αb/(m3•kg-1) | 0.001 |
fz/(kJ•kg-1) | 1 150 000 | αz/(m3•kg-1) | 0.001 |
fc/(kJ•kg-1) | 700 000 | αc/(m3•kg-1) | 0.000 825 |
V0b/m3 | 6.9×10-6 | V0/m3 | 7.5×10-4 |
S1/m2 | 1.36×10-3 | S2/m2 | 1.27×10-3 |
lk/m | 0.172 | lg/m | 2.98 |
pbs/MPa | 2.5 | pbd/MPa | 8 |
φ1 | 1.005 | φ2 | 1.05 |
m/kg | 1 | θ | 0.25 |
表1 埋头弹装药参数
Table 1 Charge parameters of CTA
参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
---|---|---|---|
ωb/g | 1.5 | u1b | 4×10-8 |
ωz/g | 375 | u1z | 1.8×10-8 |
ωc/g | 58 | u1c | 2×10-8 |
nb | 0.82 | ρb/(kg•m-3) | 1 600 |
nz | 0.82 | ρz/(kg•m-3) | 1 600 |
nc | 1 | ρc/(kg•m-3) | 850 |
fb/(kJ•kg-1) | 1 000 000 | αb/(m3•kg-1) | 0.001 |
fz/(kJ•kg-1) | 1 150 000 | αz/(m3•kg-1) | 0.001 |
fc/(kJ•kg-1) | 700 000 | αc/(m3•kg-1) | 0.000 825 |
V0b/m3 | 6.9×10-6 | V0/m3 | 7.5×10-4 |
S1/m2 | 1.36×10-3 | S2/m2 | 1.27×10-3 |
lk/m | 0.172 | lg/m | 2.98 |
pbs/MPa | 2.5 | pbd/MPa | 8 |
φ1 | 1.005 | φ2 | 1.05 |
m/kg | 1 | θ | 0.25 |
参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
---|---|---|---|
A/MPa | 90 | D1 | 0.54 |
B/MPa | 292 | D2 | 4.89 |
n | 0.42 | D3 | -3.03 |
C | 0.01 | D4 | 0.014 |
m | 1.68 | D5 | 1.12 |
Tr/K | 294 | Tm/K | 1356 |
表2 弹带材料模型参数
Table 2 Material parameters of the rotating band
参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
---|---|---|---|
A/MPa | 90 | D1 | 0.54 |
B/MPa | 292 | D2 | 4.89 |
n | 0.42 | D3 | -3.03 |
C | 0.01 | D4 | 0.014 |
m | 1.68 | D5 | 1.12 |
Tr/K | 294 | Tm/K | 1356 |
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