彈藥發(fā)射安全性導論

前言

由于共同的學術興趣，我與芮筱亭教授由相遇到相識，由相識到熟悉，至今已近20個春秋。1995年，芮筱亭教授在其專著《多體系統(tǒng)發(fā)射動力學》中，首次將彈炮系統(tǒng)作為多剛柔體系統(tǒng)，把多體系統(tǒng)傳遞矩陣法作為系統(tǒng)動力學分析的基本工具，獲得發(fā)射過程中全系統(tǒng)的運動情況，創(chuàng)建的多體系統(tǒng)發(fā)射動力學的理論體系與基本方法，突破了傳統(tǒng)火炮發(fā)射動力學的基本物理數(shù)學模型，避免了冗繁的計算過程，已引起相關領域專家的廣泛關注，是一項突破。為芮筱亭教授的后續(xù)科研工作奠定了理論基礎，是芮筱亭教授科研征途上的一座里程碑。談起芮筱亭教授踏進彈藥發(fā)射安全性研究，與其說是“主動請纓”，不如說是“被拉上馬”，確有“奉命于危難之時”之勢。粗看起來，芮筱亭教授擅長的發(fā)射動力學，是研究武器在發(fā)射過程中的受力及運動規(guī)律，進而研究控制受力與運動規(guī)律的理論、技術和試驗測試方法，為科學評價和提高武器系統(tǒng)性能提供強有力的手段。乍看發(fā)射動力學似乎與彈藥發(fā)射安全性毫不相干，可是，“樹欲靜而風不止”，由諸多復雜因素引起的膛炸、早炸等發(fā)射事故，國內時有發(fā)生，已引起國家管理部門的高度關注。武器裝備的使用價值，主要表現(xiàn)在末端毀傷效應。武器裝備末端毀傷作用實施的基本條件是，發(fā)射過程安全，飛行彈道穩(wěn)定和準確命中目標。因此，確保彈藥發(fā)射安全是武器系統(tǒng)正常運行的首要前提，也就是說，彈藥發(fā)射安全性是武器系統(tǒng)總體可靠性的第一道關卡。戰(zhàn)場上發(fā)生膛炸、早炸等發(fā)射事故，不僅造成自我損傷，甚至可能貽誤戰(zhàn)機；在非作戰(zhàn)情況下發(fā)生膛炸、早炸等發(fā)射事故，不僅影響相關工作的正常進行，而且可能對有關人員造成心理壓力。排除人為因素，發(fā)生膛炸、早炸等發(fā)射事故的根本原因在技術層面，但其影響卻具有社會性。由此看來，膛炸、早炸等發(fā)射事故直接影響武器裝備研制工作的正常進行及使用效益的正常發(fā)揮，在技術層面上形成武器裝備發(fā)展的桎梏，在管理層面上成為武器裝備系統(tǒng)工程正常運行的枷鎖。面對膛炸、早炸等發(fā)射事故的出現(xiàn)，國家有關管理部門自然誠邀各路群賢出謀劃策，協(xié)同攻關，芮筱亭教授列屬其中并非偶然。面對國家的急需，芮筱亭教授憑借自己的理論底蘊和必勝信心，欣然步入彈藥發(fā)射安全性研究領域，“敢問路在何方？路在腳下?！?/pre>


內容概要
本書首次系統(tǒng)介紹了彈藥發(fā)射安全性的最新研究成果，提出并實現(xiàn)了基于武器系統(tǒng)發(fā)射動力學規(guī)律評估彈藥發(fā)射安全性的思想，利用發(fā)射動力學和多體系統(tǒng)動力學國際最新理論和技術，立足于對彈、炮、藥、引信武器系統(tǒng)一體化動力學過程的定量描述，首次從武器系統(tǒng)的角度研究發(fā)射裝藥、炸藥裝藥、引信系統(tǒng)發(fā)射安全性，系統(tǒng)地建立了彈藥發(fā)射安全性評估基本理論、數(shù)值仿真系統(tǒng)和物理仿真系統(tǒng)，建立了彈、炮、藥、引信武器系統(tǒng)總體參數(shù)與發(fā)射裝藥燃燒過程及膛壓、炸藥裝藥力學行為及應力分布、引信機構運動及失效規(guī)律等武器系統(tǒng)動態(tài)性能之間的定量關系，數(shù)值與物理仿真再現(xiàn)了彈藥膛炸和早炸的物理過程，為突破制約武器發(fā)展的彈藥發(fā)射安全性瓶頸，提供了評估和提高彈藥發(fā)射安全性的理論依據(jù)和技術手段。　　本書可作為火炸藥、引信、彈箭、火炮、彈道、工程力學專業(yè)工程技術人員、教師和研究生的參考書或教材。


作者簡介
芮筱亭，博士，南京理工大學教授、博士生導師、力學學科首席學科帶頭人，江蘇省中青年首席科學家、有突出貢獻的中青年專家、科技創(chuàng)新團隊帶頭人，總裝備部科技委兼職委員、專業(yè)組副組長、國防科技圖書出版基金評審委員會委員，中國兵工學會應用力學學會副主任，歐洲力學學會會員，國防科技工業(yè)“511”人才、國防科技工業(yè)百名優(yōu)秀博士學位獲得者、創(chuàng)新團隊帶頭人，享受國務院政府特殊津貼。長期從事發(fā)射動力學和多體系統(tǒng)動力學的科研和教學工作，主持完成國家和部委級重點科研項目20多項，獲國家和省部級科技進步獎和發(fā)明獎20多項，獲科技圖書出版基金資助出版學術著作5部，在國內外發(fā)表學術論文189篇，SCI、EI收錄80篇，獲第七屆中國圖書獎、解放軍圖書獎、江蘇省優(yōu)秀圖書一等獎等多項，國家發(fā)明專利20項，培養(yǎng)國內外博士后、博士研究生30多名。被世界級刊物Multibody System Dynamics邀請為Special Issue副主編。應國際理論與應用力學聯(lián)合會主席Werner Schiehlen教授、Karlsruhe大學應用力學研究所所長Jens Wittenburg教授、德國力學學會主席Erwin Stein教授、Stuttgart大學工程與計算力學研究所所長Peter Eberhard教授、Hannover大學機器人研究所所長Bodo Heimann教授、Cottbus工業(yè)大學工程力學與汽車動力學研究所所長Dieter Bestle教授、Ernst-Mach彈道研究所所長KlausThoma教授、Hamburg工業(yè)大學校長Edwin Kreuzer教授等10多位著名力學家邀請，由德國科學基金委員會重大項目資助，分別作為上述6所大學和研究所的客座教授，在歐洲14所大學和研究所作了30多場特邀報告。作為國際理論與應用力學聯(lián)合會主辦“IUTAM Symposium on Multiscale Problems in Multibody System Contacts 2006”學術委員會亞洲區(qū)唯一委員，以及多個其它國際會議學術委員會委員，參與組織和主持國際會議并作大會特邀主題報告，中國、美國、俄羅斯、波蘭、印度、奧地利等國多位院士肯定了其研究成果。


書籍目錄
第1章 緒論　1.1 發(fā)射安全性及膛炸和早炸　1.2 發(fā)射動力學及發(fā)射與飛行環(huán)境　1.3 多體系統(tǒng)傳遞矩陣法　1.4 發(fā)射裝藥發(fā)射安全性判據(jù)研究狀況　1.5 炸藥裝藥發(fā)射安全性判據(jù)研究狀況　1.6 引信發(fā)射安全性判據(jù)研究狀況　1.7 本書特點第2章 發(fā)射裝藥發(fā)射安全性理論　2.1 引言　2.2 發(fā)射裝藥引起膛炸的機理　2.3 內彈道兩相流動力學理論　2.4 內彈道兩相流仿真及試驗驗證　2.5 密閉爆發(fā)器內燃燒動力學　2.6 發(fā)射藥動態(tài)活度和燃燒面積　2.7 對壓力波的再認識第3章 發(fā)射裝藥擠壓破碎動力學　3.1 引言　3.2 發(fā)射裝藥擠壓破碎動力學理論　3.3 藥粒接觸的尋找算法　3.4 發(fā)射藥粒斷裂模式分析　3.5 發(fā)射藥粒的、Vornoi網(wǎng)格　3.6 發(fā)射藥粒破碎特征的表征　3.7 發(fā)射裝藥擠壓破碎動力學仿真　3.8 伴隨發(fā)射裝藥破碎內彈道學第4章 發(fā)射裝藥發(fā)射安全性試驗方法　4.1 引言　4.2 發(fā)射裝藥燃燒與力學環(huán)境試驗方法　4.3 發(fā)射裝藥點傳火與運動試驗方法　4.4 發(fā)射裝藥動態(tài)擠壓破碎試驗方法　4.5 發(fā)射裝藥動態(tài)活度試驗方法　4.6 發(fā)射裝藥發(fā)射安全性判據(jù)　4.7 提高發(fā)射裝藥發(fā)射安全性的措施第5章 發(fā)射動力學及發(fā)射環(huán)境　5.1 發(fā)射環(huán)境對發(fā)射安全性的影響　5.2 武器系統(tǒng)發(fā)射動力學模型　5.3 彈箭發(fā)射動力學方程　5.4 武器體動力學方程和增廣特征矢量　5.5 火箭及炮彈外彈道方程　5.6 發(fā)射與飛行動力學數(shù)值仿真　5.7 PSD簡介　5.8 彈箭膛內姿態(tài)運動測試方法　5.9 彈箭膛內運動綜合測試方法第6章 炸藥裝藥發(fā)射安全性理論　6.1 引言　6.2 炸藥裝藥引起膛炸的機理　6.3 半密閉爆發(fā)器內燃燒動力學　6.4 炸藥裝藥發(fā)射動力學行為仿真　6.5 彈帶擠進過程對安全性的影響　6.6 炸藥裝藥試驗相似律第7章 炸藥裝藥發(fā)射安全性試驗方法　7.1 引言　7.2 炸藥裝藥發(fā)射安全性試驗系統(tǒng)　7.3 炸藥裝藥發(fā)射安全性試驗方法　7.4 炸藥裝藥發(fā)射安全性判據(jù)　7.5 提高炸藥裝藥發(fā)射安全性的措施第8章 引信發(fā)射安全性理論　8.1 引言　8.2 引信發(fā)射安全性的影響因素　8.3 引信機構動力學模型　8.4 引信機構動力學方程　8.5 引信機構動力學數(shù)值仿真　8.6 引信機構動力學與發(fā)射安全性第9章 引信發(fā)射安全性試驗方法　9.1 引言　9.2 彈丸三自由度角運動試驗裝置　9.3 引信機構運動測試系統(tǒng)和測試方法　9.4 引信機構運動彈載存儲測試方法　9.5 引信軸端軌跡測試方法　9.6 迫榴炮引信發(fā)射安全性試驗　9.7 榴彈引信發(fā)射安全性試驗　9.8 提高引信發(fā)射安全性的措施主要符號表參考文獻彈藥發(fā)射安全性國際學術交流一覽


章節(jié)摘錄
插圖：經(jīng)典內彈道理論采用集總參數(shù)模型，描述內彈道參數(shù)在彈后空間平均值的變化規(guī)律，但不能描述膛內復雜的流動現(xiàn)象，不能解釋局部點火與燃燒反常膛內壓力梯度以及局部高壓導致彈藥安全性失效等現(xiàn)象。建立在兩相流動力學基礎上的現(xiàn)代內彈道理論，稱為內彈道兩相流理論，主要功能在于計算燃燒場內壓力、溫度、速度、密度、空隙率分布及其變化過程和內彈道性能參數(shù)。內彈道兩相流理論能夠描述發(fā)射裝藥點火過程、火焰?zhèn)鞑ミ^程、裝藥運動與分布、點火和裝藥結構對內彈道性能的影響。火炮內彈道兩相流領域以Kuo在普林斯頓大學所作的博士論文“填充床火焰峰面?zhèn)鞑ダ碚摗睘殚_創(chuàng)性標志，Gough協(xié)會發(fā)展了更具普遍性且被美軍使用的NOVA編碼，與此類似的還有美國的EDLTA編碼、德國的EMI編碼和法國的MOBIDIC編碼。20世紀80年代以來，由于計算機技術的進步，內彈道兩相流由一維向二維、三維發(fā)展。




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《彈藥發(fā)射安全性導論》是由國防工業(yè)出版社出版的。





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