发射药膛内两种燃速测试方法的比较

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1、７８张江波，张玉成，李强，严文荣，闫光虎，赵晓梅文章编号：１００６９９４１（２０１１）０１００７８０４发射药膛内两种燃速测试方法的比较张江波，张玉成，李强，严文荣，闫光虎，赵晓梅（西安近代化学研究所，陕西西安７１００６５）摘要：为了研究发射药在火炮膛内的燃烧规律，以经典内弹道理论为基础，从理论上分析了常规测试和微波测试的可行性，并建立了相关的计算处理方法。常规测试方法和微波测试方法分别采用ｐｔ曲线、炮口初速和ｖｔ曲线作为基础数据，经相关计算得到发射药膛内燃速。试验结果表明，理论计算ｐｔ曲线和试验ｐｔ曲线能够较好地吻合，

2、在８０～２５０ＭＰａ压力范围内，常规测试和微－１－１波测试所测燃速范围分别为１７～２９ｃｍ·ｓ和８～２３ｃｍ·ｓ。发射药在膛内的燃速关系式偏离指数式较远，微波测试方法的准确性在一定程度上要高于常规测试方法。关键词：复合材料；发射药；燃速；炮口初速；微波测试方法中图分类号：ＴＪ５５；ＴＢ３３２　文献标识码：ＡＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６９９４１．２０１１．０１．０１８压电传感器、数据采集仪、微波干涉仪组成的膛内弹丸１　引言运动微波干涉仪测试系统如图１所示。微波干涉仪通过高频微波头发射微波经过信号反射面板后射向弹丸发

3、射药是身管武器完成弹丸发射的动力能源，它的表面，在发射药点燃后，当弹丸在火药气体作用下运动燃烧性能直接决定了弹丸的初速、武器身管的寿命、武时，微波行程距离变短，通过微波信号处理单元即可获器发射的稳定性。密闭爆发器试验作为发射药燃烧性得膛内弹丸的实时运动状态。通过膛底压力传感器及能的评估手段和发射药燃速测试的主要方法，为发射药炮口信号传感器可获得膛底压力和弹丸出炮口时间。的研制和发射装药的设计提供了基本保障。由于发射药在炮膛内的燃烧伴随着发射药及燃气的高速运动，爆发器所测燃速不能很好的应用于内弹道及装药设计中，而是普遍采用发射药燃速的

4、经验值，这在一定程度上增［１］大了理论值和试验值之间的误差。国外对发射药膛［２－３］内燃速的研究从来未间断过，国内黄振亚、肖正［４］刚对发射药的膛内燃速规律进行了研究。本文根据经典内弹道理论基础，从理论上分析了两种试验方法的可行性并建立了相关的计算方法，分图１　微波干涉仪测试系统示意图别对膛内燃速进行了试验测试和计算，实测数据和理１—底火，２—压力传感器，３—数据采集仪，４—火炮，５—微论计算能够较好地符合。两种方法都能给出发射药膛波反射板，６—信号处理器，７—点火电源内燃速范围，微波测试方法所得结果较常规测试方法Ｆｉｇ．１　Ｓｋｅ

5、ｔｃｈｏｆｔｅｓｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｍｉｃｒｏｗａｖｅｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ所得结果的准确性较高。１—ｐｏｒｔｆｉｒｅ，２—ｐｒｅｓｓｕｒｅｓｅｎｓｏｒ，３—ｓｉｇｎａｌｃａｐｔｕｒｅ，４—ａｒｔｉｌｌｅｒｙ，５—ｒｅｆｌｅｃｔｂｏａｒｄ，６—ｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，７—ｉｇｎｉｔｅｒｂｏｄｙ２　基本原理２．１　测试系统２．２　基本假设及公式推导为完成膛内燃速的测试，采用３０ｍｍ高压滑膛炮、发射药在火炮膛内的燃烧过程伴随着高温、高压、高速等复杂的物理化学过程，因此发射药在膛内的燃收稿日期：２０１００２２

6、５；修回日期：２０１００４２７烧所受影响因素较多，燃速的测量求解结果具有很大作者简介：张江波（１９８２－），主要从事发射药装药及点火内弹道性能研究。ｅｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｊｉａｎｇｂｏ１９８１＠１６３．ｃｏｍ的波动性。为了能够从多方面认识并计算发射药在膛ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｅｒｇｅｔｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓ，Ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．１，２０１１（７８－８１）含能材料ｗｗｗ．ｅｎｅｒｇｅｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓ．ｏｒｇ．ｃｎ发射药膛内两种燃速测试方法的比较７９内的燃速，本文采用常规和微波两种测试方法分别对ψ＝χＺ（１

7、＋λＺ）　０≤Ｚ≤１（５）［５－６］燃速进行推导计算。基本假设如下：在各参数已求解的情况下，可得到发射药的膛内（１）发射药在膛内的燃烧服从平行层燃烧；燃速关系式（２）火炮膛内气体压力分布服从拉格朗日假设；ｕ＝ｆ（ｐ）（６）（３）发射药能量转换及弹丸运动过程按经典内弹３　试验部分道过程进行处理。第一种试验计算方法即常规测试方法，由试验所３．１　密闭爆发器试验测得的ｐｔ曲线和炮口初速及炮口时间为基础，进行试验采用５／７单基发射药，密闭爆发器的容积为发射药膛内燃速计算。对于任意时刻某一数据点根据－１１００ｍＬ，装填密度为０．２ｇ·ｍＬ，

8、点火药包采用［７］拉格朗日假设有：１．１ｇ硝化棉，正常点火压力为１０ＭＰａ，在此条件下对φωωｐ＝ｐ，φ＝φ＋，φ＝φ＋（１）ｔｔ１１５／７单基发射药进行了密闭爆发器性能测试。φｒ２ｍ３ｍ３．２　发射药膛内燃烧试验其中，φ为与平均压力