温度和电磁环境对航弹失效影响分析

论文摘要

航空弹药是空军航空兵作战的重要军事装备。论文研究了温度和电磁环境等因素对地面长贮航空弹药的影响,在分析国内外弹药失效现象与理论发展情况的基础上,运用失效理论研究了其失效关键因素和失效机理,对其相应贮存规律等进行了仿真分析,主要涉及以下几个方面内容:(1)从我国弹药贮存环境实际出发,通过温度和电磁环境等对航空弹药的影响分析,系统深入研究了影响弹药性能的主要因素及作用机理。分析了弹药密封包装内部湿度变化规律和温度转换关系,指出外部环境中的低频成分是影响密封包装内部湿度的主要因素;同时获得了温度和电磁环境因素影响弹药失效机理,并提出了相应的处置方法与措施。(2)运用故障树等分析方法研究了航弹关键组件中的多个案例,获得了导致弹药贮存失效的主要部件,并详细研究火工品、引信、弹体装药和电子元器件的失效机理与贮存规律。研究表明:引信、火工品中的药柱和电子元器件主要受温度的影响而变质;也易受到电磁干扰而损坏;弹体及其内部的钢珠、弹簧等部件经过长贮后因受到大气和生物等自然环境的影响而失效;通过分析自然环境对弹药的作用效应,得到了弹药中材料的锈蚀老化规律;通过电点火具瞬态脉冲试验数据研究获知:温度和电磁效应是影响电点火具失效的主要因素。(3)针对某弹药装药,运用ANSYS软件建立温度仿真模型,分析了其在有、无空调库房贮存以及野外存放下受温度的影响,获得了其温度场的分布情况和室内库存及野外存放时弹体内部各点受温度影响的分布规律,得知野外环境下存贮弹药的温度能大于600℃以上。若在外场存放弹药,极有可能影响弹药性能或导致弹药失效;仿真结果与前辈的试验数据进行了对比,验证了模型的可行性;对研究新弹种贮存规律等提供了参考。(4)以某固体发动机为例,分析了其在周期温度载荷的情况下,壳体、绝热层和药柱交界面上各点温度随时间变化的曲线以及从内到外整个路径上的温度变化,并根据其温度场的分布,分析得出了其在整个路径上应力的变化情况。计算了其由瞬态温度场引起的应力应变响应,找出了药柱内应力场的分布规律及其危险部位。研究固体发动机在贮存期内的热应力,对其结构完整性分析与弹药延寿具有十分重要的意义。(5)基于反应论模型,研究温度对发动机药柱老化及老化速率的影响,建立了发动机药柱贮存可靠度及寿命预测公式,为固体发动机贮存性能预测提供方法。(6)研究了桥丝式电点火具在高频电磁和静电模型的激励下产生的感应电流对它的危害,并运用ANSYS软件分别模拟了桥丝式电点火具在恒电流和正弦周期电流下桥丝及药剂受热的温度分布情况,得出了桥丝在不同大小的恒电流下,温度变化的差异和在正弦周期电流的激励下桥丝和药剂随温度变化规律以及在整个路径上的温度变化规律,为电火工品贮存与防护提供了理论依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 本文研究背景及意义
• 1.2 国内外研究概况
• 1.3 本论文的主要研究工作
• 1.4 本章小结
• 2 航弹贮存环境影响因素分析
• 2.1 环境温湿度对弹药的影响
• 2.2 电磁环境对弹药的影响
• 2.3 生物环境与自然环境
• 2.4 本章小结
• 3 航弹关键组件失效机理与规律研究
• 3.1 火工品失效因素及影响分析
• 3.1.1 火工品贮存失效规律
• 3.1.2 某电点火具失效影响分析
• 3.1.3 某电点火具故障树量化评估
• 3.2 引信失效分析
• 3.2.1 贮存环境和包装材料对引信的影响
• 3.2.2 引信失效案例分析
• 3.3 战斗部装药失效分析
• 3.4 电子元器件失效分析
• 3.5 弹药系统贮存失效统计分析评估
• 3.6 本章小结
• 4 温度周变对某弹药仿真与分析
• 4.1 热分析理论
• 4.2 某库存航弹的温度场模拟
• 4.2.1 模型建立及初始边界条件
• 4.2.2 贮存弹药温度场求解
• 4.3 本章小结
• 5 环境温度对发动机药柱分析
• 5.1 恒温库房贮存热分析
• 5.1.1 温度场分析
• 5.1.2 应力分析
• 5.2 温度周变载荷下发动机药柱模拟
• 5.2.1 粘弹性结构的有限元模型
• 5.2.2 温度周变载荷下发动机药柱温度场模拟
• 5.2.3 温度周变载荷下药柱的应力响应
• 5.3 药柱裂纹对某固体发动机的影响
• 5.3.1 有限元计算模型及其假设
• 5.3.2 带裂纹发动机有限元结果分析
• 5.4 发动机药柱温度老化分析及可靠性预估
• 5.5 本章小结
• 6 电磁环境下电火工品电磁热仿真
• 6.1 电磁场控制方程
• 6.2 电火工品的电磁热仿真
• 6.2.1 射频对电火工品性能的影响
• 6.2.2 静电产生的感应电流
• 6.2.3 高频电磁产生的感应电流
• 6.2.4 电火工品电流生热仿真
• 6.3 本章小结
• 7 结论
• 8 致谢
• 9 攻读博士学位期间发表的相关论文和科研获奖情况
• 10 参考文献