一级轻气炮加载实验测试系统用于炸药装药发射安全性研究

论述了一级轻气炮加载实验测试系统用于研究微秒量级炸药安全性的可行性、实验原理、实验方法、数据采集及处理等问题。以某模拟炸药为例,用本测试系统对其开展了发射安全性实验研究,并与铸装B炸药和压装B炸药的大型落锤加载装置的实验结果进行了对比。结果表明,一级轻气炮加载实验测试系统研究微秒量级炸药安全性的实验方法能够实现对炸药装药撞击起爆基本现象的定性、定量观测与表征。     

NASA 二级轻气炮设备简介

随着人类航天活动日益频繁,地球轨道上空间碎片总数逐年增长。航天器表面空间碎片防护工作受到各航天大国的高度重视。航天器针对毫米级空间碎片主要采用被动防护方式。超高速撞击实验是防护方案设计工作的基础。NASA 在毫米级弹丸超高速撞击实验中采用的主要发射装置为二级轻气炮。本文对美国 NASA 和相关单位二级轻气炮设备及其未来发展趋势进行简要介绍,同时对我国相关单位超高速撞击实验设备进行分析,并对发展趋势进行讨论。     

镍基合金薄板不同温度下的弹道冲击行为

为研究航空发动机机匣在高温下的包容性能力,通过实验和数值模拟研究25℃和600℃下GH4169合金薄板受球型子弹冲击后的变形行为。弹道冲击实验通过轻气炮实施,子弹以不同初始速率冲击靶板。分析温度和冲击速率对靶板的变形、临界击穿速率、破坏变形模式以及能量吸收的影响。结果表明:高温下靶板的变形更大,靶板被击穿所吸收的能量更小,临界击穿速率更小;高温下靶板被穿透后由弯曲作用引起的花瓣状变形更明显。数值模拟研究通过有限元软件LS-DYNA实施,数值模拟中选用Johnson-Cook本构模型。采用高温分离式霍普金森压杆(SHPB)实验技术对GH4169高温合金进行测试,获得了材料在高温高应变率下的力学特性并拟合了Johnson-Cook本构模型参数。数值模拟研究的结果和实验结果进行了对比,显示了良好的一致性。     

冲击压缩下甲烷的状态参数实验研究

为了研究冲击压缩下用作电探针保护介质的甲烷气体状态参数，用二级轻气炮加载方法加速平面钨合金片到4．77km/s、4．89km/s和5．05km/s，撞击封装有甲烷气体的铝靶。采用六通道瞬态光学高温计系统记录下甲烷气体的高温辐亮度历史，拟合出甲烷的表现辐亮度温度。给出了对应飞征速度下初始压力为0．12MPa的甲烷气体的冲击压缩参数。实验分析表明，强冲击波压缩下的甲烷波后温升较小，冲击波后的气体存在非平衡热辐射过程和非平衡化学反应区。分析认为，甲烷气体是优越的电探针保护气体。     

碳-碳复合材料的单粒子侵蚀破坏

前言就目前的再入防热材料来说,碳-碳复合材料是最引人注目的。这种材料受自然粒子(雨、雪、冰)和诱发粒子(尘埃)侵蚀的性状是人们所相当关心的一个问题。倪建一等采用二级轻气炮发射粒子的技术进行了碰撞侵蚀实验。所发射的粒子材     

环型与线型聚能装药射流成型机理对比

环型聚能装药药型罩2侧在挤压汇聚形成射流过程中存在不对称性,不能完全套用线型聚能装药射流成型的现有理论。利用DYNA3D软件对相同剖面结构的环型、线型聚能装药射流成型过程进行数值模拟,通过比较分析得出了环型聚能装药形成杵体及射流参数的分布特性,为进一步理论研究及工程应用提供参考。     

二级轻气炮弹丸速度,质量和位置测量

二级轻气炮发射的氘冰弹丸的速度、质量和显示弹丸完整性的方法和所使用的仪器以及新开发的以波长编码、用光张赤传感器的弹丸进行位置的测量方法。     

弹道靶红外辐射测量

为深入认识再入物理现象，在弹道靶上做了模型头部和近尾流红外辐射测量，发射器为14．5mm口径的二级轻气炮，模型为φ10mm的球，材料为聚碳酸酯和铝，模型发射速度4－6km/s，使用红外InSb探测器测量波长3－5.4μm的红外辐射，靶室压力5.32kPa，实验中使用光电法测量模型速度，两站阴影照相进行模型姿态监测和速度核实，实验结果表明：球模型的红外辐射强度强烈依赖于模型材料和模型飞行速度，对不同材料模型头部和尾部辐射强度的定性比较说明由于低温材料烧蚀产物的存在，极大地增强了头部和近尾流区的辐射强度，而且延长了尾流辐射长度。     

环型聚能装药侵彻靶板能力影响因素分析

采用正交设计试验方法优化环型聚能装药结构,利用ANSYS/LS-DYNA软件,对环型聚能装药侵彻靶板过程进行数值模拟,得出了药型罩开口角度、药型罩壁厚、装药高度、炸高4种因素对环形射流穿靶时间及剩余速度的影响规律。仿真结果表明,对射流穿靶时间及剩余速度影响较大的因素为药型罩开口角度,优化后的环型聚能装药结构对靶板侵彻能力显著提高。     

二级轻气炮发射氘丸的研究进展

核燃料（如氘丸）的添加是维持核反应正常运行的关键技术，在核能发电中占重要地位，目前世界上大的ＴＯＫＭＡＫ装置采用二级轻气炮来进行燃料的添加，本文介绍：１．发射氘丸的特殊二级轻气泡；２．发射氘丸的弹托设计；３．利用炮口射流后效作用的弹托分离技术。利用上述技术得到了目前世界上最高的氘丸发射速度－４ｋｍ／ｓ，氘冰完整，在规定距离内弹托分离位置满足设计要求，发射的重复性极好。     

航炮地面热校靶的仿真分析

由于航炮系统结构的复杂性,在热校靶靶试精度调整过程中面临地面热校靶靶试精度低问题,需要依靠进行反复的实弹射击,而这一过程通常要花费很大代价(消耗弹药、降低航炮的使用寿命等),利用仿真技术建立航炮仿真模型,并将其置于虚拟试验的环境中进行测试[1],找出热校靶弹着点的分布规律,应用到地面热校靶,有利于实现航炮的靶试精度、提高生产效率、降低成本和缩短靶试周期。本文采用CATIAV5平台建立航炮系统仿真,通过仿真模型的研究[2],提高热校靶靶试精度。     

振动辅助抛光的原理分析与实验研究

首先从理论上分析了振动辅助抛光的加工过程,通过建立单颗磨粒冲击工件的数学模型,分析了振动参数变化引起硬脆材料的塑-脆去除方式转变机制。采用LY-DYNA软件对球形和锥形磨粒冲击工件的仿真分析结果表明：随着振动参数的增强,磨粒切入深度增加,达到临界切削深度后产生裂纹脆性去除,从而能够实现工件材料的额外去除。在实验平台上开展的径向振动抛光实验结果表明：引入振动后抛光去除效率显著提升,证明了理论分析的正确性。     

箔式镱应力传感器的动态压阻特性研究

利用空气炮对研制的箔式镱应力传感器的动态压阻特性进行了校准,给出了传感器响应的校准拟合直线方程和线性误差,表明该传感器具有量程范围宽、频响高、线性度较高、温度系数小等特点,可广泛应用于强冲击荷载下混凝土或岩石等介质中的应力测试.     

复合材料冲击试验机的研制及相关试验

简要概括了复合材料冲击试验的研究现状,详细介绍了某落锤式冲击试验机的研制及工作原理;以某层压板为例验证了该试验机性能,并对比分析了冲击前后层压板强度的变化.结果表明:该试验机数据收集满足试验要求;层压板受到低能冲击后内部出现大量分层损伤,其强度值降低最大达35%.     

阻尼材料在飞机炮振减振上的应用

阻尼材料在飞机结构上的应用是一个新课题。在飞机炮舱区应用新型阻尼材料,组成一个全新的阻尼结构系统来吸收由航炮射击时产生的冲击能量,以实现减振的设计目的,进而改善其炮击的振动环境。通过理论计算和地面试验实测,证明了应用新型阻尼材料可使炮舱区的动应力下降近30％。     

航空发动机热气防冰结构的冲击换热特性研究

为了验证冲击换热特性在热气防冰结构中的适用性,利用数值模拟方法对典型热气防冰系统整流支板中的冲击换热结构进行了研究。根据相应的换热试验简化了计算模型,利用该模型计算了冲击距离、冲击孔直径、冲击孔间距和Re对热气防冰系统冲击结构换热能力的影响,验证了整流支板中冲击换热结构的换热规律与单独冲击换热结构的一致性,并获得了热气防冰系统中其他结构对冲击换热结构换热的影响规律。计算结果表明：减小冲击距、增加孔径、减小孔间距及增大Re都能够增强换热能力。     

第二类拉格朗日方程建模在自动武器上的应用

以高等动力学理论为基础,采用第二类拉格朗日方程建模方法,推导出典型二自由度机构运动微分方程,给出用该方法推导的某航空机关炮二自由度运动微分方程,并对模拟结果进行了分析。     

地效飞机着水冲击载荷理论计算与试验

针对地效（WIG）飞机遭受冲击最为严重的状态--对称断阶着水情况,对影响冲击的各个因素进行了比较分析,在作了一些基本假设后,采用船舶运动中常用的切片理论思想,结合Von Karman水动力学分析的动量概念及Wagner的附连水质量公式,提出了一种理论计算方法。同时,还将理论计算结果与试验结果进行了比对分析。计算值与试验值的比较结果说明,理论计算在较大程度上是可信的,可作为结构设计外载荷确定的参考。     

航炮吊舱与飞机发动机相容性试验述要

航炮吊舱与飞机发动机地面相容性试验,目的是验证在空中首次实弹射击时,是否会引起飞机发动机空中停车事故,同时考察航炮发射时抱口力生的压力场、温度场所形成的流场变化,是否会影响发动机春恶劣气流能力。本文重点介绍了试验过程中所采取的方法和测试手段。     

航空发动机和工业燃气轮机热喷涂热障涂层用金属黏结层:回顾与展望

超音速火焰喷涂制作的金属黏结层加料浆喷涂制作的柱状晶结构陶瓷隔热层被视作新一代航空发动机和燃气轮机用热喷涂热障涂层,其中采用的MCrAlY金属黏结层正朝着长寿命、低成本、适用于新燃料的方向发展。本文综述近年来航空发动机和燃气轮机热端部件热障涂层用MCrAlY金属黏结层研究进展,并对涂层的结构设计与成分设计进行探讨。