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气压缓冲器结构mg4355平台与www.mg4355cc.com手机版

发布于:2019-03-11 21:05
有限元

      武装直升机要想在超低空作战中充分发挥机动性和灵活性,既要优化整机系统外形气动结构,更要轻量化外挂装备,所以,减轻武器系统的重量就成了非常重要的一项技术指标。航空火炮是武装直升机的主战兵器,可实施对空、对敌攻击。常采用小口径气推式技术,气推式航炮自寸击时,需从炮管内导出一部分火药燃烧气体作动力,驱动航炮机构体联动工作,自动完成航炮开膛、抽壳、装弹、锁膛和击发等工作过程,气推式航炮工作时主要活动机件(传动框),后退能量很大,必须增加缓冲装置来吸收其后座能量。某型航炮气压缓冲器(亦称后挡板或气体减震器)的作用既能吸收活动机件(传动框)后退时的剩余能量,又作用活动机件(传动框)获得一定的前冲动能,是航炮关重承力装置之一,对其结构优化设计十分必要,需要进行详细的有限元分析。
      气压缓冲器的功用是吸收活动机件(传动框)到后位时的剩余能量,然后又作用传动框前冲一段距离,使传动框获得一定的前冲动能。其构造如图所示。当炮管内的弹丸导带越过导气孔时,火药燃气通过导气管导入气压缓冲器。此时火药燃气压力大于活门簧的弹力,推开活门,气体进入内腔。当弹丸飞出炮口,炮管膛内火药燃气压力迅速下降,此时活门在活门簧弹力的作用下关闭,堵住腔内气体通路,防止气体外泄。当传动框向后运动撞击缓冲塞时,气压缓冲器内腔气体在密闭容器中受压缩,同时活门簧跟随压缩,共同吸收传动框后座动能,从而起到缓冲作用;当传动框后退结束后,气体膨胀和活门簧张开推动传动框前冲,给予传动框起始复进的动能。可见气压缓冲器是利用从炮管引出的气体,在传动框退到最后位置时起缓冲作用,同时又是传动框开始复进时的动力。
      确定气压缓冲器气体压力的计算方法,有精确计算法和近似法之分,精确计算法是通过气体动力学来建立微分方程和辅助方程,然后通过编程求解微分方程组来确定压力曲线,而近似法是将方程简化或重新假设,建立方程或图标来求解。近似法在计算上比较简便、省时,尤其在进行粗略计算上有一定的优势,但是计算结果有一定误差,为了计算出气压缓冲器内气体压力精确的计算结果,我们采用精确计算方法来确定气压缓冲器的压力大小。某型航炮气压缓冲器内气体压力不但与炮膛内的压力有关,还与气压缓冲器内特殊的结构参数有关,需要建立气压缓冲器内相关参数微分方程。我们假设从气压缓冲器充气过程中的某一瞬时t起,取微分单元时间dt,在该时间间隔内,从炮膛经气孔流进气压缓冲器的能量为dQ,同时会有dQ、的能量从活塞与筒壁之间的间隙中漏出,气筒壁散失的能量为dQt,如果忽略其他次要因素的影响,依照能量守恒定律可得到气压缓冲器的能量守恒方程,气压缓冲器中气体的比体积,即1kg气体的体积。
      由于气压缓冲器中的气体与包围它的气筒组件之间存在着一定的温差,气体的能量将以热传导方式散失一部分。在单位时间内,气体传给气压缓冲器外壁的热与接触表面积Fo、温差T-T。及筒体单位面积上撞击的气体质点数成正比。撞击筒体的气体质点数,可用气体的密度来考虑。单位体积内包含的质点数越多,撞击筒体的机会就越大,如果我们假设在dt时间内,气压缓冲器中气体质量的变化,是由炮膛流入气筒中气体的质量与经间隙漏掉的气体质量差决定的,如果设dY为dt时间内气体的质量变化,则质量守恒方程。射击时,当弹丸越过充气孔时,膛内的高压火药气体迅速充入气压缓冲器,此时气压缓冲器中压力由原来的大气压很快上升,直至与炮膛压力相等。气压缓冲器内的压力由大气压到与炮膛压力相等的阶段称为正流阶段,即炮膛内气体给气压缓冲器充气加压阶段。此后,膛内火药气体压力继续下降,使气压缓冲器压力大于炮膛压力,火药气体反流,气压缓冲器给炮膛充气,气体缓冲器压力也逐渐降低。该情况持续到气筒压力降到大气压力,此阶段叫反流阶段。气体流动的快、慢可由气体动力学知识可知,它决定于炮膛压力与气压缓冲器压力之比。在正流阶段,当Pc/P=1.8为超临界流动状态,此时,流量G不随压力比的增加而改变。当Pc/PG1.8为亚临界流动,此时流量Gf随PC/P的增加而增加。


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