- •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
2.8. Основы математической модели термопластического износа ствола
В основе математического описания явления термопластического износа ствола лежат теории теплопроводности и пластичности. Теория теплопроводности описывает передачу и распространения тепла в процессе очереди выстрелов.
Основой этой теории является дифференциальное уравнение теплопроводности, полученное на основе закона сохранения энергии. Применительно к артиллерийскому оружию количество тепла поступающее в элементарный объем внутри ствола из вне за время вследствие теплопроводности, равно изменению внутренней энергии вещества, содержащегося в указанном элементарном объеме:
;
,
где – коэффициент температурапроводности материала ствола;
– теплоемкость материала ствола;
– плотность материала ствола;
– коэффициент теплопроводности, характеризует способность материала ствола проводить тепло.
Это уравнение устанавливает связь между температурой Т в любой точке материала ствола, пространственным положением этой точки х, у, z и временем t передачи тепла от пороховых газов в ствол и внутри ствола.
Для полного описания процесса теплопроводности при стрельбе из ААО необходимо к дифференциальному уравнению теплопроводности добавить математическое описание частных особенностей стрельбы. Они называются краевыми условиями и включают:
Геометрические условия, характеризующие форму, и размеры НЧКС.
Физические условия, характеризующие свойства газа и ствола, т.е. это их теплоемкости, плотности, теплопроводности и т.д.
Начальные условия, характеризующие распределение температуры внутри ствола и на его поверхности в начальный момент времени: при t=0, .
Граничные условия, характеризующие взаимодействие ствола с окружающей средой:
а) Граничные условия 1-го рода. Определяют распределение температуры (ТС) на поверхности НЧКС в каждый момент времени:
.
б) Граничные условия 2-го рода. Определяют величины плотности (q) теплового потока для каждой точки ствола в каждый момент времени:
q=f(x,y,z,t),
где – температурный градиент.
Температура в стволе оружия изменяется только в направлениях, пересекающих изотермические поверхности. При этом наибольший перепад температуры на единицу длины происходит в направлении нормали (n) к изотермической поверхности. Возрастание температуры в направлении нормали к изотермической поверхности характеризуется температурным градиентом.
Изотермическая поверхность это геометрическое место точек в температурном поле, имеющих одинаковую температуру.
в) Граничные условия 3-го рода. Определяют теплообмен между стволом и окружающей средой в процессе стрельбы (нагрев, охлаждение):
,
где – коэффициент теплоотдачи, характеризует интенсивность теплообмена между пороховым газом и материалом свола;
ТГ – температура порохового газа в стволе;
Tс – температура рабочего слоя ствола.
г) Граничные условия 4-го рода. Определяют теплообмен системы тел, например, ствол ( ) с гильзой ( ) в патроннике. Контакт между ними предполагается идеальный:
.
Дифференциальное уравнение теплопроводности ( ) совместно с граничными и начальными условиями дают математическую модель нагрева ствола при стрельбе, а его деформацию в зависимости от этого нагрева описывают уравнения пластичности.
При движении снаряда по каналу ствола (рисунок 2.8), в результате взаимодействия ведущего пояска снаряда с боевой гранью нареза ствола в произвольной точке М, расположенной на этой гране, возникает напряжение вектор, которого ( ) в общем случае ориентирован произвольно. Это напряжение вызывает на плоскости OXY, на которой расположена точка М, нормальные и касательные напряжения.
Касательные напряжения удовлетворяют закону парности, т.е. проекция на ось OY касательного напряжения на площадке нормальной оси OX, равна проекции на ось OX касательного напряжения на площадке, нормальной оси OY ( ).
В произвольной точке М деформация ствола при выстрелах, в зависимости от его нагрева, описывается следующими уравнениями пластичности:
Уравнение пластической деформации:
,
где – предел текучести материала ствола.
Уравнение, связывающее напряжения со скоростью ( ) деформации материала ствола:
.
У
8. Изд. №9872
равнения равновесия:
Уравнение не сжимаемости:
.
К выше записанным уравнениям необходимо добавить уравнение давления ВП на боевую грань нареза ствола в процессе движения снаряда по НЧКС:
.
Таким образом, получили замкнутую систему уравнений, описывающую явление термопластического износа нарезной части канала ствола, основу которой составляют уравнения теплопроводности и пластичности, а так же уравнение давления ВП снаряда на боевую грань нареза ствола. В результате решения полученной системы уравнений определяют, например, величину предельной и допустимой длины очереди для различных образцов авиационного артиллерийского оружия.