身管武器能量可調同步氣體振動控制機理研究

《身管武器能量可調同步氣體振動控制機理研究》是依託南京理工大學，由廖振強擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：身管武器能量可調同步氣體振動控制機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：廖振強
• 依託單位：南京理工大學

項目摘要

針對常規槍炮身管武器射擊時劇烈振動影響射擊精度這一共性問題，開展身管武器能量可調同步氣體振動控制機理的基礎研究。研究身管武器射擊過程中高溫高壓火藥氣體流動、彈丸運動、身管後坐運動和身管柔性變形之間的多場耦合機理，考慮身管彈性支撐的影響建立非均勻截面身管的完整非線性振動模型；結合實驗和理論分析，探索能量可調同步氣體控制裝置對身管武器振動的同步控制機理，建立考慮火藥氣體在身管和同步氣體控制裝置內瞬態流動的身管振動模型，研究能量可調同步氣體控制裝置（包括安裝位置、導氣孔流道形式和數目、導氣孔大小）對身管振動和彈丸初始擾動的影響規律，建立身管武器簡潔、實用和高效的能量可調同步振動控制的方法；研製能量可調同步氣體控制實驗裝置，結合理論分析和數值仿真開展實驗研究，驗證同步氣體振動控制方法的有效性。項目成果能為身管武器振動主動控制提供理論支撐，對低成本提高我國槍炮身管武器射擊精度具有重要價值。

結題摘要

本項目主要針對常規槍炮身管武器射擊時劇烈振動影響射擊精度這一共性問題，開展身管武器能量可調同步氣體振動控制機理的基礎研究。 1、建立了考慮彈丸運動、高壓火藥氣體流動和身管運動的帶移動質量的、軸向移動懸臂樑動力學模型，並利用冪級數函式良好的積分與微分性能，選取冪級數函式構造試函式對軸向移動系統動力問題進行求解，大大縮短了軸向移動梁從建模到動力學分析的時間，對於軸向移動懸臂樑的研究具有較大的理論價值。分析了梁軸嚮往復運動頻率對橫向振動的影響，為身管武器的振動控制研究奠定了基礎。 2、提出了利用膛內高溫高壓火藥氣體的能量進行身管武器同步振動控制方法。通過比較3種噴管結構對機槍系統射擊精度的改善效果，發現噴管以力矩形式作用於槍管時，彈頭出膛口瞬時高低方向位移、射角、速度擾動波動小，射向一致性高，可有效提高射擊精度。該方法不但能簡潔、實用和低成本提高我國常規槍炮武器的射擊精度，而且能為其在車輛、飛機等其它運載平台上的可靠搭載提供技術保障，具有實際的應有前景。 3、提出了套用於高射頻轉管武器的力偶式同步振動控制方法。結合考慮熱散失的內彈道方程以及超音速氣體流動方程，對安裝有力偶式氣體穩定裝置的三腳架支承轉管機槍系統進行了剛柔耦合發射動力學建模和仿真，該裝置能抑制轉管機槍連發振動，為高射頻轉管武器連發振動控制提供了新思路。 4、提出了格線變形、Plackett-Burman試驗設計、多目標最佳化相結合的提高槍架剛度方法。該方法不但有較高的精度，而且能提高多目標最佳化效率，同樣適用於其它機械結構設計，具有較好的套用前景。 5、提出了一種將瞬態動力學與模態分析技術相結合進行槍管結構形貌最佳化的提高機槍系統射擊精度方法，對射擊精度提升效果明顯，可為同類武器結構設計提供參考。