半可燃药筒埋头弹内弹道性能数值模拟

郭俊廷,余永刚

(南京理工大学 能源与动力工程学院,江苏 南京 210094)

埋头弹药又称嵌入式弹药,其弹丸嵌入药筒内部,在弹丸后方和周围装填发射药。该结构可大幅缩短弹药长度,使火炮的供弹机构更加紧凑,且在相同尺寸的炮塔空间上可以搭载更大口径的火炮系统[1],对于提高现役车载火炮的威力及结构紧凑化具有重要意义。张浩等[2-3]在分析了埋头弹药特点的基础上,建立了零维内弹道模型,并对35 mm埋头弹火炮的内弹道性能进行了数值模拟,分析了气体泄漏对其产生的影响。在此基础上,王加刚等[4]结合实验研究,分析了装填参数的变化对35 mm埋头弹内弹道性能的影响。钱环宇等[5]建立了埋头弹固体随行装药内弹道零维模型,分析了多参数变化对其内弹道性能的影响。高朝鲜[6]针对105 mm埋头弹开展了相关实验研究,并对105 mm金属药筒埋头弹内弹道性能进行了数值模拟。

为了提高埋头弹药的轻量化程度和能量利用率,将可燃药筒材料应用于埋头弹药设计是一种较好的选择。可燃药筒是一种疏松多孔的含能材料,同时具备药筒和发射药2种功能。在弹丸发射过程中,可燃药筒完全燃尽,能够很大程度缓解火炮的退壳压力,并为弹丸的运动提供部分能量。张会生等[7]将可燃药筒的燃烧过程进行分段处理,拟合得到燃烧方程。李煜等[8]在密闭爆发器实验的基础上,分析了装填密度、点火强度等对可燃药筒燃烧性能产生的影响。刘静等[9]建立了定容工况下可燃药筒高压燃烧的理论模型,得到了燃速与压力之间的关系。……