基于两相流模型管状发射药中止燃烧实验固相颗粒运动规律实验研究

【作者】 李运良； 谭书舜； 肖遥； 陈立强； 李国亮； 赵奇峰； 朱玉荣； 张向荣； 张德志；

【机构】 西北核技术研究所；

【摘要】 新建首级火药驱动155/65大口径二级轻气炮,选用了管状双芳-3发射药,二级轻气炮一级段采用了两相流内弹道计算模型,计算气固相间作用力时,需把管状药等效为球形药粒,可能会在固相空隙率、固相速度分布等方面引入一定误差。为研究155/65二级轻气炮点传火技术,掌握双芳-3型发射药燃烧规律,采用二级轻气炮25升容积膛室,装配155mm口径、1.8m长发射管,组成一门短管火炮,采用弹带预控活塞启动压力技术,开展了管状18/1-26发射药中止燃烧实验研究。通过水槽回收了未燃完发射药,实测了发射药燃烧体积比及均匀度。在膛室底部、坡膛处,测试了膛室内压力时程曲线,采用超高速摄影技术,获得了活塞的出炮口速度,并拍摄到了未燃完管状发射药陆续飞出炮口图像,且能够判读出各药管的飞行速度。基于两相流内弹道计算模型自行编写的一级火炮内弹道计算程序,能够计算得到气相发射药燃气、固相发射药颗粒在炮体内的速度分布情况,以及活塞出炮口弹速、发射药燃烧体积比等。通过对比实验与内弹道理论计算结果:活塞出炮口弹速误差小于4%;发射药实际燃烧体积比略高于理论计算值;最快药管出炮口速度约为活塞速度的40%,略高于理论计算值;药管喷出时间越晚,喷射速度越低,且喷射的药管密集度增加,与理论计算发射药固体空隙率分布规律相一致;喷射药管密集区其喷射速度约为活塞速度的10%,也略高于理论计算中膛室内药粒平均速度。通过对比实测与理论计算管状发射药在炮体内的固相空隙率、固相速度分布,以及活塞出炮口弹速,两者一致性良好,验证了两相流计算模型在大口径二级轻气炮方面具有良好的适用性。更多还原