文档介绍：LMS烧蚀热防护专业解决方案
Submitted by: 管内壁的加热速率达到 600000~80000C/s[2], 连续射击时 ,周期性的热流脉冲不断重复作用于身管内壁 ,身管内壁的热累积非常严重 ,随着射击发数的增加 ,身管内腔出现软化、热相变 ,温度更高的时候直至溶化。身管内膛的热烧烛将使内径不断增大 ,药室容积增大 ,使得腾压减小 ,子弹出膛后初速下降 ,散布面积变
大,严重的时候 ,能直接导致身管破裂 ,直接威胁到战士的安全。在阿富汗战争中 ,美国士兵伯格尔在发射了大约 600 发子弹后 ,其所持 M249 机关枪过热 ,随后哑火 ,子弹无法出腊 ,伯格尔后来在亡
- 1 -
热烧蚀与防护分析软件单项论证报告
[3]。近些年关于激光武器、电磁武器的研究在不断深入 ,但是现在军队中大量应用的还是以火药
作为燃烧源的身管武器 ,因此对于身管热烧烛寿命的研究仍是未来一段时间的主要研究课题。
以往的设计经验是通过大规模连续的破坏性实验来得到合理的设计与验证。而如今不断提出的减少成本与缩短设计周期的要求，则需要全面、精确的数值模拟工具来帮助。高水平的仿真
分析能够降低部件设计的实验次数，改善结构设计参数并合理利用材料，最终实现成本的大幅下降。
烧蚀防热包含相变烧蚀、化学烧蚀和机械剥蚀等类型，结构热解时产生的烟气与孔隙之间又存在着特殊的能量和物质流动，整体结构中承受着极为复杂的热化学与空气动力学的耦合作用，因此研究结构的烧蚀热防护需要广泛、深入地了解它的热力学行为。
. 兵器行业中身管烧蚀问题的研究状况
身管烧烛国外研究状况
对于不同射击条件下身管失效机理的研究 ,国外的研究人员取得了大量富有成效的研究成
果:I Ahmad 、 W T Ebihara 、D T Rorabaughf2',22] 等人对于身管的磨损和烧烛有非常好的介绍 ,
指出身管内磨损主要是化学、机械以及热三方面的因素 ,其中 ,又以化学腐烛及热烧蚀占主要原因。Caveny[23] 和 Alilddas_ 等在试验用的弹道压力器中模拟身管钢在高温高压火药气体和纯气
体两种情况下的烧蚀现象。 Smith 和 0’Brasky 建立了身管内壁峰值温度 —— 烧烛率经验公式 [25], 基于烧蚀量预测身管寿命。 lanA 、Johnston[26] 对于身管烧蚀分别从实验经验和数值模拟上面进行了分析。 BannisterP7] 认为 ,高温火药气体的冲刷是身管起始区域烧烛的主要成因。膛线起始区域由于热烧烛作用 ,在火药气体冲刷之前就变成塑性状态或溶融状态 ,每发射击的烧烛速率与
射击时内壁摄入的总热量成正比。国外也有其他研究者认为在身管烧蚀过程中 ,除了热烧烛和机械磨损的作用 ,化学因素也影响巨大。 GallierS 、Bac J 等人针对身管的化学磨损进行了研究 ,介绍了如何建立身管化学磨损的磨损模型。 Sopok Sanuel 和 Pflegl 060 疼 6[29] 等人对化学毒气喷射枪 M919 及 M242 热化学腐烛进行研究 ,针对枪管内壁不同厚度层的热化学腐蚀用曲线图表示了出来。
身管烧蚀国内研究状况
国内学者关于身管烧蚀问题的研究也取得了卓有成效的成果。李明涛、崔万善 [3"]利用内弹
道学和热传导理论给出了溶化层厚度计算的积分方程、内腔传热的边界条件和液固界面的温度
- 2 -
热烧蚀与防护分析软件单项论证报告
梯度积分方程 ,并给出了方程的一般计算方法 ,并基于半无限大物体假设给出了溶化层厚度的近
似计算公式。杨清文、刘琼 [31] 使用灰色系统理论建立了火炮身管烧烛磨损量的预测模型 ,也取得很好的效果。任双琪、徐达 [32] 针对身管内膛烧烛磨损问题 ,采用最小二乘支持向量机算法 ,结
合武器射击实验数据 ,建立了基于最小二乘支持向量机的身管烧烛磨损预测模型 ,并且采用该模型对身管内膛烧蚀磨损情况进行了预测。傅建平、张培林、李国章 [33] 重点分析了弹丸的挤进过程,确定了身管内膛磨损量与弹丸出膛速度的关系 ,并选用某火炮作为算例计算了其内膛烧烛磨损量与初速下降量的变化关系 ,针对弹道峰现象进行了分析 ,为身管寿命的预测提供了一定的参考。高乐南、刘顺利 [34] 针对不同烧烛量的武器身管进行了大量实验测定初速 ,分析实验结果得出烧蚀量