射击温度场对枪/弹相互作用及射击精度影响研究

摘要

步枪、机枪、狙击步枪是轻武器装备体系中重要的骨干武器，提高其的射击精度一直是世界各国的研究重点。提高射击精度是一个复杂的系统工程，影响因素非常多，涉及到理论基础、检测试验基础、制造水平等等。针对我国制式枪械因射击过程中枪管温度过高而导致射击精度急剧下降的问题，对枪/弹在多温度场下的相互作用进行耦合仿真分析。 根据两相流内弹道学及经典内弹道学的理论基础，以某小口径步枪弹的结构数据及不同枪管内膛结构为研究对象，推导该型弹丸挤进膛线过程中的轴向挤进阻力计算公式，为后续仿真分析及实验验证提供了理论基础。 对枪/弹匹配过程进行简化处理，建立包括弹丸在不同状态下的挤进膛线过程、内弹道时期弹丸与枪管内膛之间的相互作用以及弹丸在膛内的运动过程的仿真计算模型。同时对射弹150发全枪管温度场进行温升过程计算分析，以此为基础对热枪状态下的枪/弹相互作用进行仿真分析。 基于三维建模软件Solidworks和有限元仿真分析Abaqus，着重研究了Solidworks与Abaqus的协同仿真技术以实现参数建模和传递，之后在Abaqus中对分析模型进行试验验证技术的计算分析。同时，采用多物理场耦合分析的方法对整个内弹道过程进行仿真计算，其中包括在冷热枪不同状态下弹丸挤进膛线的过程中弹丸被甲与枪管内膛的应力、磨损、变形以及对后续内弹道时期的影响，以找出导致出现“热偏热散”现象的机理。 为了验证上述理论分析的真实性，对两种不同被甲材料枪弹进行了热散精度试验。试验测量了冷热枪状态下平均弹着点偏差、射弹散布及弹丸初速，温升试验枪管外壁温度的变化及试验结束后内膛表面形貌、尺寸的变化。通过试验得到了某步枪射击两种枪弹精度差异的原因为：射击铜被甲弹枪管温度变化较剧烈，其内膛尺寸的差异较大，且伴随明显的“挂铜”现象，导致热枪状态下射击铜被甲弹的精度较射击覆铜钢被甲弹下降明显。

目录

声明

1 绪论

1.1课题研究目的与意义

1.2国内外研究现状

1.3本文研究的主要内容

2 ABAQUS软件建立弹枪相互作用模型

2.1分析流程

2.2网格类型的选择

2.3 建模与网格划分

2.4载荷的施加与求解器的选择[32-34]

2.5本章小结

3 弹丸挤进及传热学相关理论

3.1弹丸挤进过程数学模型建立

3.2传热模型的建立[36-39]

3.3二维单向传热分析模型[41-43]

3.4理想摩擦模型建立[44-49]

3.5本章小结

4 仿真结果分析

4.1冷枪状态下枪/弹相互作用

4.2步枪温升过程仿真分析

4.3热枪状态下枪/弹相互作用

4.4本章小结

5 枪/弹性能试验

5.1 弹丸结构与被甲材料特性

5.2试验方案

5.3试验结果

5.4结果分析与讨论

5.5本章小结

6 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢