定装式弹丸不同膛内自由行程下挤进过程的动态响应

纪杨子燚,钱建平

(南京理工大学 机械工程学院,江苏 南京 210094)

从弹带接触坡膛开始到弹带后端面进入膛线为止的过程被称作挤进过程,挤进过程对整个内弹道循环有着显著的影响。对于以药筒底缘轴向定位的定装式炮弹,当炮弹装填到位时,发射前弹带最大凸缘与卡膛位置之间存在一定的轴向间距,称之为自由行程。此时弹带凸缘处径向并没有紧贴炮膛,在火药气体压力的作用下,弹丸会经过一段无阻力加速阶段才开始挤进,所以定装式炮弹在挤进过程中的响应更为剧烈。

文献[1]的研究表明,定装式弹丸在挤进过程中如果忽略拔弹力将导致内膛压力和弹丸速度偏低。文献[2]的研究表明,自由行程的存在会使得挤进阻力小于正常弹炮配合且最大膛压下降,但文献中计算挤进阻力的公式较为简化,局限性较大。文献[3]表明装填不到位会导致弹丸挤进速度、加速度增大,但是并没有考虑到自由行程对膛压的影响。此外,大部分文献[1,3-5]利用有限元方法分析挤进过程时通常忽略弹丸的内部结构,将弹丸视作一个整体,并将弹丸设为刚体。

本文在已有的研究基础上,考虑了挤进过程中弹体和炸药的动态响应,利用Abaqus/Explicit及其幅值子程序VUAMP,建立了包含弹体、弹带、炸药和引信配重结构的弹炮耦合有限元模型,并分析了膛内自由行程长度对弹丸挤进过程、弹体载荷和炸药动态响应的影响。

1 挤进过程有限元模型的建立

1.1 模型基本假设

①挤进过程为绝热冲击过程;