- •Ведение в.1. Комплекс авиационного вооружения
- •В.3. Очерк развития авиационного артиллерийского вооружения
- •Р аздел 1. Авиационное артиллерийское оружие
- •Глава 1. Структура, принципы устройства и действия авиационного артиллерийского оружия
- •1.1. Классификация авиационного артиллерийского оружия
- •1.1. Назначение и характерные черты авиационного артиллерийского оружия
- •1.2. Базовые образцы авиационного артиллерийского оружия ввс России
- •1.3. Характеристики авиационного артиллерийского оружия
- •1.4. Критерии оценки технического совершенства авиационного артиллерийского оружия
- •1.5. Операции и механизмы заряжания авиационного артиллерийского оружия
- •1.5.1. Механизмы подачи
- •1.5.2. Механизмы снижения
- •1.5.3. Механизмы досылания
- •1.5.4. Механизмы запирания
- •1.5.5. Механизмы отпирания
- •1.5.6. Механизмы экстракции
- •1.5.7. Механизмы удаления
- •1.6. Механизмы управления стрельбой
- •1.6.1. Спусковые механизмы
- •1.6.2. Стартеры
- •1.6.3. Стреляющие механизмы
- •1.6.4. Блокировка стрельбы при незапертом канале ствола
- •1.6.5. Механизмы устранения задержки стрельбы
- •1.7. Структурная схема авиационного артиллерийского оружия
- •1.7.1. Ствольные агрегаты и блоки стволов
- •1.7.2. Двигатели автоматики
- •1.7.3. Вспомогательные механизмы
- •1.8. Цикл автоматики авиационного артиллерийского оружия и пути снижения его продолжительности
- •1.9. Анализ цикла автоматики одноствольного оружия
- •1.10. Анализ цикла автоматики двуствольного оружия
- •1.11. Анализ цикла автоматики многоствольного оружия
- •1.12. Анализ револьверного цикла автоматики оружия
- •Глава 2. Исследование функционирования двигателей авиационного артиллерийского оружия
- •2.1. Особенности устройства стволов авиационного артиллерийского оружия
- •2.2. Определение и характеристики основных технических данных нарезной части канала ствола
- •2.3. Силы, действующие на ствол оружия при движении снаряда по нарезной части канала ствола
- •2.4. Определение и анализ действия давления ведущего пояска снаряда на боевую грань нареза ствола
- •2.5. Виды износа стволов и их характеристика
- •2.6. Анализ факторов, влияющих на живучесть ствола артиллерийского оружия
- •2.7. Способы изготовления нарезки стволов артиллерийского оружия
- •2.8. Основы математической модели термопластического износа ствола
- •2.9. Расчет ствола на прочность
- •2.10. Теоретическое обоснование величины предельной и допустимой длины очереди
- •2.11. Анализ влияния режима стрельбы на живучесть стволов авиационного артиллерийского оружия
- •2.12. Особенности функционирования газоотводного двигателя автоматики авиационного артиллерийского оружия
- •2.13. Математическая модель работы газоотводного двигателя автоматики артиллерийского оружия
- •2.14. Анализ работы газоотводного двигателя автоматики артиллерийского оружия
- •2.15. Функционирование двигателя автоматики артиллерийского оружия откатного типа
- •2.16. Функционирование двигателя автоматики оружия при свободном и торможенном откате
- •Глава 3. Основы динамического анализа работы
- •3.2. Уравнение движения основного звена автоматики авиационного артиллерийского оружия
- •3.3. Анализ мощности, потребляемой механизмом досылания авиационного артиллерийского оружия
- •3.4. Анализ мощности, потребляемой механизмом подачи артиллерийского оружия
- •3.5. Анализ мощности силы давления ведущего пояска снаряда на боевую грань нареза ствола
- •3.6. Анализ мощности, потребляемой механизмами автоматики артиллерийского оружия с вращающимся блоком стволов
- •3.7. Мощность, развиваемая газоотводным пороховым двигателем
- •3.8. Стартерные устройства и особенности их расчета
- •Глава 4. Основы исследования силового воздействия оружия на артиллерийскую установку и летательный аппарат
- •4.1. Особенности воздействия артиллерийского оружия на установку и летательный аппарат
- •4.1.1. Силовое воздействие
- •4.1.2. Вибрационное воздействие
- •4.2. Действие дульных газов
- •4.2.1. Нарушение однородности воздушного потока
- •4.3. Конструкция и работа амортизатора силы отдачи
- •4.3.1. Асо с витой пружиной
- •4.3.2. Асо с кольцевой пружиной
- •4 ‑ Гайка; 5 – ось; 6 – упор; 7 – кольцевая пружина
- •4.4. Уравнение движения артиллерийского оружия при стрельбе
- •4.4.1. Вывод уравнения движения оружия на амортизаторе
- •4.4.2. Решение уравнения движения оружия на амортизаторе
- •4.5. Схемы амортизации и их анализ
- •4.6. Методика определения средней силы отдачи амортизатора
- •4.7. Сила отдачи в лафете установки
- •Р аздел 2. Авиационные артиллерийские установки Глава 5. Структура, принципы устройства и действия авиационных артиллерийских установок
- •5.1. Назначение, состав и классификация авиационных
- •Артиллерийских установок
- •5.2. Структура авиационной артиллерийской установки
- •5.3. Характеристики авиационных артиллерийских установок
- •5.4. Лафет авиационной артиллерийской установки
- •5.5. Силы и моменты, действующие на авиационную артиллерийскую установку
- •5.6. Системы питания оружия патронами
- •5.7. Обеспечение взрывобезопасности авиационных артиллерийских установок
- •Глава 6. Исследование функционирования системы управления наводкой оружия
- •6.1. Назначение и состав следящего привода
- •6.2. Применение сельсинной связи в следящем приводе
- •6.3. Фазочуствительные усилители
- •6.4. Усилители мощности
- •6.5. Исполнительные двигатели
- •6.6. Определение потребной мощности исполнительного электродвигателя
- •6.7. Способы наводки оптических визирных устройств на цель оператором
- •6.8. Цепи управления установкой
- •6.9. Система управления стрельбой
- •6.10. Системы устранения задержек стрельбы
- •Глава 7. Анализ работы электрического следящего привода авиационной артиллерийской установки
- •7.1. Анализ устойчивости и точности работы электрического следящего привода при отсутствии корректирующих цепей
- •7.3. Анализ работы электрического следящего привода с обратной связью по производной от скорости оружия
- •7.4. Анализ работы электрического следящего привода с обратной связью от напряжения на якоре двигателя и от скорости оружия
- •7.5. Анализ работы электрического следящего привода с обратной связью по производной от угла рассогласования
- •Заключение
2.5. Виды износа стволов и их характеристика
Живучесть стволов, как основного элемента артиллерийского оружия, является важнейшим фактором, определяющим живучесть оружия в целом, а также боевые, эксплуатационные и экономические характеристики систем артиллерийского вооружения в целом.
Живучесть ствола это способность ствола сохранять основные характеристики оружия в определенных условиях боевого применения и при интенсивном разогреве ствола противостоять механическому воздействию в основном ведущих поясков снаряда.
Живучесть ствола оценивается общим количеством произведенных из артиллерийского оружия выстрелов, определяется износом поверхности канала ствола и внешне проявляется в снижении начальной скорости снаряда, увеличении рассеивания снарядов.
На практике живучесть ствола оценивается по устойчивости полета снарядов на траектории при стрельбе по щитам – в них появляются овальные пробоины. Минимальный диаметр пробоины равен калибру d, а максимальный l зависит от угла нутации оси снаряда относительно касательной к траектории. Появление этого угла ведет к повышению коэффициента сопротивления снаряда и более быстрому падению скорости.
Живучесть считается исчерпанной, когда начальная скорость уменьшается на 5% от номинального значения или когда овальность пробоин в щите доходит до l/d 1,25.
Основной причиной износа ствола является разгар канала ствола вследствие теплового воздействия порохового газа, температура которого достигает 2500…3000К, и больших сил трения между нарезами и ведущим пояском.
В оружии, имеющим большой темп стрельбы, нагрев ствола от выстрела к выстрелу увеличивается, так как за время между выстрелами металл ствола не успевает остыть. Возрастание температуры металла ствола и глубины его прогревания приводят к быстрому износу нарезов, а в отдельных случаях и к потере стволом прочности.
Для снижения нагрева ствола и увеличения допустимой продолжительности непрерывной стрельбы при сохранении требуемой живучести ствола можно применять принудительное охлаждение. Например, межслойное жидкостное охлаждение уменьшает перерывы, потребные на охлаждение ствола, с 20…30 мин до 20…30с. Однако при непрерывных очередях наличие такого охлаждения практически не сказывается на температуре внутренней поверхности ствола, поэтому и мало влияет на его живучесть.
Различают два наиболее интенсивных вида износа поверхности канала ствола: эрозионный и термопластический.
Эрозионный износ НЧКС. При резком нагреве в процессе выстрела и последующем быстром охлаждении на поверхности канала ствола образуются мелкие трещины, которые в результате последующего теплового и химического действия газов разгораются, (т.е. происходит оплавление и износ оплавленного металла с поверхности ствола). Этот процесс сопровождается постепенным механическим истиранием поверхности канала ствола снарядом (ведущим пояском и центрирующим утолщением). В конце концов, образуется такой зазор между снарядом и стенками ствола, через который происходит интенсивная утечка пороховых газов, давление в стволе интенсивно понижается, уменьшается начальная скорость снаряда.
Этот вид износа наблюдается на начальном участке движения снаряда в зоне больших давлений и характерен для оружия с низким темпом стрельбы (Т<1000 в/м).
Эрозионный износ качественно описывается теорией проф. Д.К. Чернова – русского ученого металлурга, основоположника теории живучести стволов.
Эрозионный износ может наблюдаться в газоотводных отверстиях ствола. Природа его появления идентична эрозионному износу нарезной части канала ствола. Этот вид износа приводит к нарушению правильного функционирования автоматики оружия и выходу его из строя.
Термопластический износ НЧКС. В результате напряженного режима стрельбы происходит интенсивный разогрев материала ствола на глубину 1 ... 1,5 нареза (для d = 30 мм; 0.45 ... 0,65 мм) в результате чего теряются его прочностные свойства. Этот слой канала ствола (рисунок 2.10), подвергающийся наиболее интенсивному разогреву при стрельбе, принято называть рабочим слоем канала ствола.
При малых промежутках между выстрелами тепло не успевает отводиться от внутренней поверхности ствола к наружной. Температура слоев, близких к внутренней поверхности, в течение очереди повышается, а прочность их падает.
При некоторой температуре прочность рабочего слоя ствольной стали становится равной прочности сравнительно холодного медного ведущего пояска . После этого несколько следующих выстрела полностью выводят ствол из строя: размягченная внутренняя поверхность ствола сминается, истирается ведущим пояском и центрирующим утолщением снаряда (т.е. потеря прочностных свойств рабочего слоя состоит в том, что предел прочности его становится меньше предела прочности ведущего пояска).
Происходит это на расстоянии 200…250 мм от начала нарезов, в области максимальных давлений, где наблюдается интенсивный нагрев. На этом участке при врезании снаряда и действии давления на боевую грань происходит смятие полей нарезов ( ).
Этот вид износа характеризуется срывом снаряда с нарезов и нарушением правильного стабилизированного полета снаряда (внешне проявление – появление овальности пробоин на щите). Следует подчеркнуть, что термопластический износ характерен для высокотемпного оружия (Т > 1000 в/м) при напряженном (жестком) режиме стрельбы.
Т ермопластический износ может наблюдаться и в дульной части ствола и вызывается он действием центрирующего утолщения снаряда. Приводит также к нестабилизированному полету снаряда и увеличению рассеивания снарядов.
В зависимости от сочетания режима стрельбы и баллистических характеристик оружия может наблюдаться совместный эрозионный или термопластический износ с преобладанием того или иного вида износа, т.е. эрозионно-термопластический износ НЧКС.
На рисунке 2.11 показана зависимость износа ствола от длины очереди и темпа стрельбы. При малом темпе стрельбы износ ствола наступает при достаточно большом настреле и не лимитирует общую живучесть оружия. Например, для авиационных пушек калибром 23 мм ( ) при темпе стрельбы 500 в/м и отстреле боекомплекта в 100 патронов одной-двумя очередями (после чего следует полное охлаждение) живучесть стволов составляет порядка 10000 выстрелов. Однако повышение темпа стрельбы и увеличение длины очереди ведет к резкому снижению живучести стволов.