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基于非致命的枪口速度控制技术研究

作　者: 蔡伟妹
导　师: 徐万和
学　校: 南京理工大学
专　业: 武器系统与运用工程
关键词: 非致命变初速致伤阈值内弹道导气管数值计算动力学特性
分类号: TJ012.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

课题致力于研究基于非致命的枪口速度控制技术,提出一种利用导气管将火药气体引至弹丸前方以减小膛压并阻碍弹丸运动的控制方法。本文采用理论分析和数值计算相结合的研究手段,以分析和计算弹丸的致伤阈值、速度控制范围、开孔位置和开孔面积对膛压和弹丸速度的影响规律为研究目的,分别对弹丸的外弹道、内弹道特性进行了研究,侧重于分析弹丸在膛内的运动过程及膛压、弹丸速度的变化规律。文中介绍了非致命武器的研究背景和关键技术,分析了国内外变初速技术的研究现状,拟定了非致命武器系统的速度总体控制方案。根据弹丸的速度控制方案,分析了非致命武器防暴弹的外弹道特性以及致伤阈值与初速之间的关系；建立了内弹道的动力学模型,分别研究了弹丸在膛内的运动、火药气体在导气管中的运动以及火药气体在弹前空间的运动及其相关的动力学特性。采用Runge-Kutta法和有限差分法相结合的数值计算手段,利用Matlab软件对动力学方程进行了数值求解,分析了开孔位置和开孔面积对膛压、弹丸速度的影响规律。本文从理论上较完整地分析了初速可控的弹丸内外弹道动力学特性,为非致命武器的相关研究提供了理论参考。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-11
1 绪论  11-18
  1.1 研究背景和意义  11
  1.2 国内外非致命武器研究现状  11-13
    1.2.1 国外研究现状  11-12
    1.2.2 国内研究现状  12-13
  1.3 枪口速度的控制方式  13-17
  1.4 本文主要研究内容  17-18
2 枪口速度控制方案设计  18-21
  2.1 总体方案设计  18-19
  2.2 速度控制方案设计  19-20
  2.3 本章小结  20-21
3 致伤阈值与弹丸初速分析  21-27
  3.1 致伤阈值分析  21-22
  3.2 弹丸初速分析  22-26
  3.3 本章小结  26-27
4 排、进气变初速内弹道计算模型  27-53
  4.1 内弹道计算模型分析  27-28
    4.1.1 变初速原理分析  27-28
    4.1.2 计算模型的假设条件  28
  4.2 第一阶段的计算模型  28-33
  4.3 第二阶段的计算模型  33-35
  4.4 第三阶段的计算模型  35-40
  4.5 第四阶段的计算模型  40-42
  4.6 导气管气体动力学模型  42-46
    4.6.1 气体流动模型  42-45
    4.6.2 定解条件  45-46
  4.7 弹前气体的动力学模型  46-51
    4.7.1 分界区域的处理  46-47
    4.7.2 气体向枪口运动的动力学模型  47-48
    4.7.3 气体向膛内运动的动力学模型  48-51
    4.7.4 弹丸受力分析  51
  4.8 内弹道动力学整体模型  51-52
  4.9 本章小结  52-53
5 内弹道计算处理  53-59
  5.1 数值计算方法  53-55
  5.2 边界点处理和稳定性条件  55-56
  5.3 计算过程的滤波处理  56
  5.4 计算参数设置  56-58
  5.5 本章小结  58-59
6 内弹道动力学特性分析  59-69
  6.1 开孔位置分析  59-60
  6.2 开孔位置对初速的影响  60-64
    6.2.1 排气孔位置x_1对初速的影响  60-62
    6.2.2 进气孔位置x_2对初速的影响  62-64
  6.3 开孔面积对初速的影响  64-67
    6.3.1 排气孔面积S_1对初速的影响  64-66
    6.3.2 进气孔面积S_2对初速的影响  66-67
  6.4 本章小结  67-69
7 结论与展望  69-71
  7.1 结论  69-70
  7.2 展望  70-71
致谢  71-72
参考文献  72-75
附录  75

基于非致命的枪口速度控制技术研究

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