火炮膛内火药燃气温度测试技术研究
火炮膛内火药燃气温度测试技术研究
火炮膛内火药燃气温度是火炮内弹道的一个重要参数,它直接影响着兵器的性能和使用寿命,其测试结果对完善弹道理论、火药性能研究及火炮系统改进都具有重要作用。膛内火药燃烧具有膛压高、温度高、速度高以及时间短的特点,并且膛内温度是一个在不同时期不断变化且变化迅速的物理量,这些剧烈的现象使得观察变化状态和获取数据都有许多不便之处。针对测试过程中三高一低的恶劣环境特点以及中小口径火炮火药燃气温度测试的适用性要求,本文提出了基于高频响应热电偶的火炮膛内火药燃气温度测试系统总体方案,确定了系统功能和技术指标,采用新概念动态测试理论设计了该系统。该系统由瞬间温度测试仪、读数接口及上位机软件组成,使用时将测试仪放入火炮膛内,测试仪自动采集并存储火炮发射时火药燃气温度信号,试验后回收温度测试仪并通过读数接口将测试数据上传至上位机,再进行数据分析与处理。
文中详细介绍了系统硬件和软件的设计过程。最后对热电偶进行了静态标定和动态响应特性测定试验,采用一种新型的高温火焰法准确测得了热电偶的时间常数,最后对系统进行调试试验并对系统不确定度进行了评估。结果表明系统试验测量值接近真实温度值,并且热电偶动态重复性较好,试验结果可靠。
火药温度模拟测量装置设计
火药温度模拟测量装置设计
张文超;王圣旭;李升刚;郭虎生;孙启利;徐彬睿
【期刊名称】《兵器装备工程学报》
【年(卷),期】2016(037)011
【摘 要】研制与某火箭炮推进剂温度变化特性曲线一致的替代材料,并模拟发动机装药结构进行结构设计;在此基础上,通过设计的药温实时测量装置测量该推进剂相似体,间接获取火箭炮推进剂的温度,并将数据通过串口实时可靠地传送到火控计算机用于弹道解算;该测量装置以单片机AT89S52作为主控芯片,为保证可靠性,有效利用了单片机内置的看门狗模块,温度测量利用单总线测温元件DS18B20实现,测量结果由液晶显示器显示;试验证明：药温测量精确度等各项性能指标均达到要求,完全可以满足现代火炮和火箭炮对数字化和信息化的要求。
【总页数】6页(P64-69)
【作 者】张文超;王圣旭;李升刚;郭虎生;孙启利;徐彬睿
【作者单位】[1]陆军装备部,北京100072;[2]63981部队,武汉430311;[3]北京理工大学材料学院,北京100081
【正文语种】中 文
【中图分类】TP274.2
【相关文献】 1.火药温度模拟测量装置设计2.针对生物组织电阻抗测量的多路温度监测和控制装置设计3.简易无接触温度测量与身份识别装置设计4.简易无接触温度测量与身份识别装置设计5.一种铂电阻式温度变送器测量误差校验装置设计
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原子发射光谱双谱线法测量固体火箭发动机内燃气温度
原子发射光谱双谱线法测量固体火箭发动机内燃气温度
杨栋;王俊德;赵宝昌;许厚谦
【期刊名称】《光谱学与光谱分析》
【年(卷),期】2002(022)002
【摘 要】发展了一种利用原子发射双谱线法,测试固体火箭发动机燃烧室内燃气温度的方法,设计了相应的测试系统.该方法利用石英光学纤维,将固体火箭发动机内高温高压燃气的光谱辐射信号传入测量系统;选用了两条波长间隔小的谱线,大大减少了光谱辐射率、光谱透射率等对光谱测量的影响;设计使用了耐压测量探头,保证在高压、强腐蚀实验条件下,系统的密封性和光的透过率.对装填有SQ-2推进剂的固体火箭发动机燃烧室内的气流温度进行了在线检测.测量时间分辨率可高达0.5μs.
【总页数】4页(P307-310)
【作 者】杨栋;王俊德;赵宝昌;许厚谦
【作者单位】南京理工大学现代光谱研究室,江苏,南京,210014;南京理工大学现代光谱研究室,江苏,南京,210014;南京理工大学现代光谱研究室,江苏,南京,210014;南京理工大学现代光谱研究室,江苏,南京,210014
【正文语种】中 文
【中图分类】O657.31
【相关文献】
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4.原子特征谱线法火焰温度测量技术研究 [J], 程智海;蔡小舒
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炮膛内底排装置燃烧特性计算分析
第３２卷第５期 ２ ０ １ １年５月 兵 工 学 报 ＡＣＴＡ ＡＲＭＡＭＥＮＴＡＲＩＩ Ｖｏ１．３２ Ｎｏ．５ Ｍａｙ ２０１１
炮膛内底排装置燃烧特性计算分析
张领科’，余永刚 ，
（１南京理工大学能源与动力工程学院，江苏南京２１００９４； 陆欣 ，李志锋
２．总装备部驻７２４厂军事代表室，辽宁沈阳１１００４５）
摘要：为了研究内弹道过程中底排装置的燃烧特性，基于两组不同底排药剂试样装填密度下
的密闭爆发器燃烧试验数据，优化计算得到了高压工况下某底排药剂燃速模型为ｄｅ／ｄｔ＝８．５１ ｘ １０ Ｐ ” ．建立了底排装置膛内燃烧模型与火炮一底部排气弹内弹道零维模型。针对某１５５ ｍｍ 底排装置，在理想发射环境下，计算分析表明：膛内底排装置压力与弹底压力之间的压差经历了增
大一减小一平衡一增大一减小的过程；底排装置喷口燃气流入与流出量基本趋于平衡；膛内过程底 排药剂燃烧量约为８．２２ ｇ；底排药剂全面点火燃烧延迟时间引起的弹丸初速变化量不大，最大不超
过０．４ ｍ／ｓ，故可忽略不计；底排药剂燃烧量随延迟时间的增加近似呈指数递减趋势。研究结果为 分析底部排气弹出膛口瞬间药柱质量偏差引起的射程散布提供基础数据。 关键词：应用力学；底排装置；内弹道；燃烧特性；数值计算 中图分类号：ＴＪ４１３．５ 文献标志码：Ａ 文章编号：１０００—１０９３（２０１１）０５－０５２６—０６
Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｔｈｅ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
ｏｆ ａ Ｂａｓｅ ＢＩｃｅｄ Ｕｎｉｔ ｉｎ ｔｈｅ Ｇａｎ Ｂｏｒｅ
ＺＨＡＮＧ Ｌｉｎｇ—ｋｅ，ＹＵ Ｙｏｎｇ—ｇａｎｇ，ＬＵ Ｘｉｎ，ＬＩ Ｚｈｉ—ｆｅｎｇ
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００９４，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ； ２．ＰＬＡ Ｍｉｌｉｔａｒｙ Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ Ｏｆｆｉｃｅ ｉｎ ７２４ Ｆａｃｔｏｒｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １ １ ００４５，Ｌｉａｏｎｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ）
火炮内弹道环境测试技术
Electronic Technology • 电子技术
Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程
• 115【关键词】火炮 内弹道 存储测试 过载
1 引言
火炮是陆战之王，在现代战争中发挥着
巨大的作用。火炮发射时，内弹道是弹丸获得
动力的重要阶段，弹丸在几十ms的时间内加
速到上千米每秒的速度，承受的膛内过载值高
达上万g（g为重力加速度）。准确测量和分
析弹丸在膛内的发射过载，对评价火炮性能、
弹丸的结构和强度设计、弹丸的初速预测、发
射药性能的研究、及引信的结构防护和保险设
计均具有非常重要的意义。
针对火炮内弹道环境，传统上是采用铜
柱法测试（见图1）。该方法是将标准的质量
块和铜柱置于弹丸内，火炮发射时，质量块在
惯性力的作用下挤压铜柱使其产生塑性变形，
根据塑性变形量可获得内弹道最大过载值。铜
柱法测试简单实用，但是只能测得最大过载值，
无法获得过载值随时间的变化历程。
随着电子技术的发展，尤其是MEMS技
术的发展，国内外相继出现了多种型号的高g
值MEMS过载传感器，使得电测法成为可能。
本文即研究了一种存储测试系统，可置于弹丸
内，准确测量弹丸在膛内的过载曲线。
2 测试系统组成
测试系统组成见图2，主要由过载传感器、
信号放大电路、信号滤波电路、带A/D的单
片机、存储器和电源等组成。
2.1 过载传感器
过载传感器采用中电13所研制的MPA5000-60K，其量程超过了6万g，频响范
围0~50KHz，非线性度小于2%，2Vdc~10Vdc
的宽激励范围。MPA5000-60K传感器采用了先进的火炮内弹道环境测试技术
文/郭天吉 吴宏斌
本文针对火炮内弹道环境，设计了一套存储测试系统。该测试系统以国产高g值MEMS
加速度传感器和STC8单片机为基础，辅以相应的信号放大电路、滤波电路、存储器和电源电路。使用该测试系统对某种大口径火炮内弹道环境进行了测试，获得了完整的过载曲线，证明了测试系统的设计合理性。摘 要
大口径火炮弹丸膛内参数测量方法研究
大口径火炮弹丸膛内参数测量方法研究
柳斌;肖剑;郭亚龙;黄秋红
【期刊名称】《弹箭与制导学报》
【年(卷),期】2010(030)001
【摘 要】为了解决大口径火炮内弹道参数测试的难题,文中提出了一种基于微波干涉的测量方法.阐述了微波干涉仪测量的原理、系统组成、试验数据处理的方法,并对其测量精度从理论上进行了分析.针对某型榴弹炮试验进行了实测,提供了火炮发射时弹丸在膛内的运动参数,获得了比较理想的结果.
【总页数】4页(P167-169,172)
【作 者】柳斌;肖剑;郭亚龙;黄秋红
【作者单位】中国华阴兵器试验中心,陕西华阴,714200;中国华阴兵器试验中心,陕西华阴,714200;中国华阴兵器试验中心,陕西华阴,714200;中国华阴兵器试验中心,陕西华阴,714200
【正文语种】中 文
【中图分类】TJ012.16
【相关文献】
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某型火炮膛压动态测试方法研究
ＡＣＡＤＥＭＩＣ ＲＥＳＥＡＲＣＨ 学术研究
某
◆杨明华 梁中兴 苏忠亭
摘要：针对某型火炮的膛内压力动态测试问题，结合存储测试技术，应用聚偏二氟乙烯材料作为 压力传感器，设计相应的数据采集电路、信号调理电路、数据存储电路进行膛压信号的动态检测，并 对聚偏二氟乙烯传感器测试原理进行了具体分析，有效论证了应用聚偏二氟乙烯材料进行恶劣环境下 火炮膛压检测的可靠性，为各型火炮膛压检测提供了指导，为火炮性能测试提供了基础理论数据。 关键词：火炮；膛压；聚偏二氟乙烯；动态测试
随着高新技术在火炮上的不断应用，火炮的内弹道性能 越来越复杂。而由于火炮及弹药在生产过程中，存在着不可
避免的制造误差，使得火炮射击存在各种各样的差异，最大
膛压的检测，成为火炮内弹道性能检测的主要内容。膛压是
指火炮药室内药筒的火药燃烧后气体膨胀做功，产生的气体 压力，膛压的变化会直接影响火炮的初速，进而影响射击精
度，如果膛压异常，还会造成炸膛等事故发生，因此膛压检
测关系到弹药安全使用问题，是部队弹药实验室内弹道常规
测试的主要测试内容。
目前常用的膛压测试方法主要为铜柱或铜球测压法，但 这种测压方法只能检测Ｈ｛膛压的最大值，无法获取整个射击
过程中各个时间段膛压的变化规律。存储测试技术是一种应
用存储电路、传感器电路、信号采集电路、信号调理电路进
行综合测试的测试方法，在冲击过载、高温高压等恶劣环境 下的测试试验中应用非常广泛，测试完毕后，可与上位机进
行数据联通，实现恶劣环境下的数据采集、存储和读取 】。
本论文主要采用ＰＶＤＦ膜作为压力传感器，设计相关的数据
采集与存储电路，实现某型火炮的膛压动态检测。
一、膛压动态测试系统设计
整套测试系统主要由传感器、金属保护壳、测试电路板、 供电电池、上位机虚拟仪器软件五部分组成。其中，压力传
感器（ＰＶＤＦ膜）安装于弹体头部、尾部，感知弹体在膛内
推进过程的弹体头部、尾部所承受的膛内压力，其引线通过
常规火箭弹药燃烧室温度和压力测量系统设计
陈规等：常规欠蓊弹药燃烧室温度匆压力溯量系统设计
常规火箭弹药燃烧室温度和压力测量系统设计
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｎｄ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｎ ｔｈｅ
Ｇｅｎｅｒａｌ Ｍｉｓｓｉｌｅ Ａｍｍｏ Ｂｕｒｎｉｎｇ Ｓｐａｃｅ
陈靓孙运强
（中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西太原０３００５１）
摘要：本文提出了以常规火箭弹药燃烧室为研究对象，以热电偶、压力传感器、采集电路和存储单元为核心，借助Ｃ８０５１Ｆ单片机的片内ＡＤ功能，记 录燃烧室温度和压力变化的数据记录系统。文章介绍了系统组成，工作原理及其设计方法，对供电电路、采集电路和存储单元等电路进行了详细说 明。该测试系统可直接作为常规火箭弹药燃烧室综合性能测试的一部分，测试数据有助于设计导流装置以及采取防护措施。 关键词：常规火箭燃烧室；压力传感器；记录系统；Ｃ８０５１Ｆ
１绪论 火箭弹燃气射流对发射环境产生严重的燃气冲击效
应。常规火箭弹药燃烧室的温度和压力是一组非常重要
的参数，对常规火箭的研制、试验、生产和使用维修有着 重要的意义。常规火箭在运行时，由于弹药燃烧产生的
压力和温度都大大增加，使燃烧室后气流温度和内部器
件的压力的准确测量成为两个关键问题。对于运载和发 射空间相对较小的搭载设备，特别需要考虑燃气射流的
压力和温度的安全界限，据此设计导流装置以及采取防 护措施。
２测量方法研究 ２．１温度测量方法 在传统的接触式热电测量方法中，热电偶具有使用
简单可靠，易实现自动化测量和控制，能测量高温，技术 相对成熟的特点，在今后很长的一段时间内，依然会是测
量常规火箭燃烧室温度的主要手段。常用的接触式温度
传感器及其测温范围（ｏＣ）为：热电偶（一１８４—２３００），热 电阻（一２００ ８５０），热敏电阻（一５５～３００），半导体（一５５
～１５０）。热电偶具有结构简单，响应速度快等特点。 目前国外具有代表性的接触式测温传感器有美国
基于弹丸膛内速度微波测量的发射药燃烧规律
基于弹丸膛内速度微波测量的发射药燃烧规律
张玉成,张江波,严文荣,李 强,赵晓梅,闫光虎
(西安近代化学研究所,陕西西安710065)
摘 要:为研究发射药在膛内的燃烧规律,采用微波干涉仪、压电测试系统、30mm高压滑膛火炮建立了发射药膛
内燃烧规律测试系统,并进行了相关试验。依据经典内弹道理论假设,建立了微波测试曲线处理方法,并对试验数
据进行了处理。结果表明,实测膛底最大压力345.4MPa,用微波试验计算出的最大膛底压力为341MPa,实测膛底
压力曲线与由微波试验计算所得曲线能够较好地吻合。发射药膛内燃烧u-p曲线较爆发器中的平缓,发射药燃速
与爆发器中的燃速相当。所建立的微波测试试验数据处理方法能够较好地反映发射药在火炮中的燃烧过程,5/7单
基发射药在火炮中的燃烧规律与指数式燃烧公式有一定的偏离。
关键词:物理化学;燃烧规律;发射药;微波干涉仪;爆发器;火炮
中图分类号:TJ55;O643.2 文献标志码:A 文章编号:1007-7812(2010)04-0074-04
BurningRulesofGunPropellantinPowderChamberBasedon
BulletVelocityMeasurementwithMicrowaveInterferometer
ZHANGYu-cheng,ZHANGJiang-bo,YANWen-rong,LIQiang,ZHAOXiao-mei,YANGuang-hu(Xi′anModernChemistryResearchInstitute,Xi′an710065,China)
Abstract:Inordertostudytheburningrulesofgunpropellantinpowderchamber,testingsystemwasfoundedby
microwaveinterferometer,pressuretestingsystembypiezoelectricitysensorsand30mmartilleryandthe
膛口初始流场对火药燃气流场影响的数值研究
第３３卷第６期 ２ ０ １ ２年６月 兵 工 学 报 ＡＣＴＡ ＡＲＭＡＭＥＮＴＡＲＩＩ Ｖｏ１．３３ Ｎｏ．６ Ｊｕｎ． ２０１２
膛口初始流场对火药燃气流场影响的数值研究
郭则庆，王杨，姜孝海，李鸿志
（南京理工大学瞬态物理国家重点实验室，江苏南京２１００９４）
摘要：枪炮发射时，身管内被弹丸压缩的空气柱喷出膛口后形成初始流场，它对后续火药燃气 流场的发展及弹丸的运动产生很大影响，甚至会降低射击精度。因而，研究初始流场对火药燃气流 场的影响机理对于武器设计具有重要的意义。基于ＡＬＥ方程的有限体积方法，利用ＡＵＳＭ＋格式
和分区结构化贴体网格对含有复杂形状弹丸的膛口流场进行了数值模拟。根据数值结果绘制的计
算阴影图与实验阴影照片符合较好。分别计算了有、无初始流场两种条件下的流场发展过程，详细 比较讨论了它们的流场结构与参数特征。结果表明，初始流场的存在是火药燃气流场形成冠状）中 击波的必要条件。同时，含有初始流场条件下的近膛口区域最大滞止压力相对于无初始流场条件
增加了２倍以上。 关键词：流体力学；膛口流场；冠状冲击波；初始流场；数值模拟
中图分类号：ＴＪ０１２．２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１０００－１０９３（２０１２）０６－０６６３－０６
Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ Ｆｌｏｗ ｏｎ
Ｍｕｚｚｌｅ Ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ Ｆｌｏｗ Ｆｉｅｌｄ
ＧＵＯ Ｚｅ—ｑｉｎｇ，ＷＡＮＧ Ｙａｎｇ，ＪＩＡＮＧ Ｘｉａｏ－ｈａｉ，ＬＩ Ｈｏｎｇ－ｚｈｉ （Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２ １００９４，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｇｕｎ ｆｉｒｉｎｇ，ｔｈｅ ｉｎ－ｂｏｒｅ ａｉｒ ｃｏｌｕｍｎ ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｐｒｏｊｅｃｔｉｌｅ ｉｓ ｅｊｅｃｔｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｍｕｚｚｌｅ ｔｏ ｔｈｅ ｅｘｔｅｒｎａｌ ａｍｂｉｅｎｃｅ ｔｏ ｆｏｒｍ ｔｈｅ ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ ｆｌｏｗ ｆｉｅｌｄ，ａｎｄ ｈａｓ ａ ｇｒｅａｔ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐ—
开题报告报火炮膛壁温度报警系统张野
1 / 7
长春大学电子信息工程学院
毕业设计开题报告
题 目：
火炮膛壁温度报警系统设计
学 院： 电子信息工程学院
专 业： 通信工程
学生姓名： 张 野
学 号： 020840707
指导教师： 任丽晔
开题时间： 2012年3月15日
2 / 7 本课题研究的意义：（填写课题在理论上和应用上的价值）
武器的发射过程是一种极其复杂的物理化学变化过程，就发射的实质内容来看，储存在发射药中的化学能在发射过程中转化为热能并产生大量的气体，随着能量的释放，弹丸在高压燃气的推动下实现武器的弹道性能，这一复杂内弹道循环过程的主要特征是温度高，气体流动速度高，温度变化快，发射过程中，高温燃气在推动弹丸告诉运动的同时，也对与之接触的内膛壁面强制传热，提高身管的表层温度，破坏身管内的热平衡状态，通过伴随热量扩散的热传导过程，形成不定常的温度分布。发射 燃气对膛壁的热作用产生两方面结果：宏观上，膛壁表面接受传入的热量后温度升高，是发射时装填入膛的装药处在受膛壁加热的热环境中，严重时会引起装药中可燃药筒、模块装药或药包装药在一定温度下自燃，甚至在极端条件下会引起弹丸爆炸，危急到发射安全性；微观上，高温高速的火药气体使内膛壁面薄层产生温度急剧变化，与金属材料发生化学反应，使膛壁面材料发生相变、融化，造成身管烧蚀，加上表面机械磨损，改变内膛的发射观景，在炮膛表面温度超过675℃左右时，烧蚀速度将会稳定地增加；超过980℃后，烧蚀速度将显著加快。坡膛和膛线起始部分的烧蚀、磨损会使弹丸装填位置提前，药室容积增大，弹丸挤进膛线的条件变坏，从而影响弹丸飞行的稳定性，增大射弹散布。例如初速下降使射程下降，膛压下降，会导致引信不能正常解脱保险，使弹丸失去杀伤效能。导致初速、射程等武器效能的损失与射击精确度下降。发射过程中火药燃气对身管的热作用危及到武器的使用性能与安全性能。