Multi-objective optimization of a muzzle brake to enhance overall performance

Abstract

The structure of a muzzle brake has a significant effect on the overall technical performance of an automatic weapon. This paper presents a multi-objective optimization of a muzzle brake that enhances the overall performance, that is, it increases the muzzle brake efficiency and simultaneously decreases the noise emanating from the rifle upon discharge. A standard impact-reaction muzzle brake was selected as the research object. The optimal values of four structural parameters were established through multi-objective optimization. The process consists of design of experiments, coupled computational fluid dynamics and computational acoustics calculations, an approximation model, and a multi-objective genetic algorithm. Based on the results, the correlation and sensitivity between the structural parameters and the objectives were investigated. Moreover, the reaction force and noise directivity of the optimized muzzle brake were compared with those of the original design. The results show that the disk angle of the side holes was the most sensitive design variable for both efficiency and noise. The optimized muzzle brake had a remarkable improvement in brake efficiency accompanied by only a small increase in the sound pressure level, so it showed better overall performance. The optimization method proposed in this paper is practical and effective for engineering design.

Dự đoán các yếu tố ảnh hưởng chính đến dịch chuyển điểm tì vai của súng đại liên 7,62mm PKMS khi bắn bằng quy hoạch thực nghiệm

“…Các tài liệu được công bố chủ yếu dạng thông tin, còn các tài liệu mang tính học thuật chuyên sâu rất hạn chế. Qua nghiên cứu, phân tích các tài liệu thu thập được về áp dụng lý thuyết quy hoạch thực nghiệm trong vũ khí, có thể chia thành hai nhóm đối tượng nghiên cứu chính: Nhóm các công trình ứng dụng lý thuyết quy hoạch thực nghiệm trong tối ưu hóa các thông số thiết bị đầu nòng [5][6][7] và công trình ứng dụng lý thuyết quy hoạch thực nghiệm trong phân tích, tối ưu thiết kế thuật phóng trong [8].…”

“…Hàm mục tiêu trong nghiên cứu này chính là lực giảm giật tạo ra bởi loa giảm giật. Đối tượng nghiên cứu của công trình [7] Có thể thấy, các công trình đã công bố đã đề cập ở trên chủ yếu tập trung vào tối ưu hóa các thông số của loa giảm giật và thiết kế thuật phóng. Còn các công bố về nghiên cứu ổn định của súng tự động khi bắn bằng lý thuyết quy hoạch thực nghiệm gần như không có.…”