气体炮发射冰雹机理研究

《气体炮发射冰雹机理研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、维普资讯http://www.cqvip.com电子机械工程2006年第22卷第6期4Electro—MecbanicalEngineering2006．V01．22No．6气体炮发射冰雹机理研究尤志芳。薛澄歧(南京东南大学，江苏南京210096)摘要：运用简单波、冲击渡理论，通过对气体炮打开后气体在发射管内的运动分析，给出作用在弹丸底部气体压力的最大值，根据冰雹弹丸的物理特性，提出进一步提高气体炮发射冰雹速度的方法。关键词：气体炮；冲击波；冰雹；弹丸中图分类号：TB126文献标识码：A文章编号：1008—5300(2

2、006)06—0004—03AStudyonMechanismotLaunchingHailstonebyAirGunYOUZhi-fang．XUCheng-qi(SoutheastUniversity，Ⅳnng210096，China)Abstract：Thetheoryofsimplewavesandshockwavesisapplied．toanalyzethemotionsofairintheguntubeaftertheairgunistriggeredandthemaximalpressureatthebu

3、ttomofthepillisderived．Themethodsofspeedupareproposedunderthelimitationofthestrengthofhailstonepil1．Keywords：airgun；shockwave；hailstone；pill0引言由于近年来航天事业的迅速发展，超高速撞击研究日益引起广泛的关注，以飞行器防护为典型应用背景的超高速撞击研究，集中表现在撞击后碎片云特征研究和寻求适当的防护结构或材料。为实现飞行器的《天候飞行，有必要进行飞行器的冰雹撞击试验。冰图1破膜式一

4、级气体炮示意图雹撞击试验系统是模拟飞行器穿越冰雹云时与冰雹撞冲击波向弹丸运动。冲击波波面及波面前后压力变化击的试验系统。现结合东南大学研制的冰雹撞击试验示意图如图2所示。系统，具体探讨气体炮发射冰雹过程中作用在弹丸上JD的压力变化。与传统的撞击试验不同的是撞击材料冰雹是易碎的，文章通过分析一级气体炮内气体的运动特征，提出相应控制方法保证冰雹成功发射。1气体炮发射过程中气体运动分析以如图1所示的破膜式一级气体炮为例，高压气图2理想(左)的和实际(右)的冲击波面示意图体的压力为P，假设高压气体是多方气体。由多方气体的冲击波

5、关系式：在发射过程中气体的运动可分三个过程：1．1冲击波的形成一“。=号(。一。)【一三】()分析释放装置(膜片)两边气体的压力、密度等物理量有很大的差异，若释放装置瞬间打开，气体就形成收稿日期：2006—07—13维普资讯http://www.cqvip.com第6期尤志芳。等：气体炮发射冰雹机理研究5后，波后气流的速度=0。在高压气体的作用下弹南。(D)一Po(2)丸开始运动。弹丸在运动的同时，向气体内传播一个业一±±二，、向后稀疏波。气体在穿过向后稀疏波时，气体的压力Po(y一1)P+(y+1)P0、P的变化与气

6、流的速度的变化反号。随着气流速式中：，P。、P，P。、P分别是冲击波波前波后的气体度的增加，气体的压力逐渐下降。也就是有：速度、压力和密度，D是冲击波的速度，y是比热比。P≥P(10)从式(1)、(2)、(3)可以看出，给出波前的状态以及波通过分析高压气体在释放装置打开后运动的过速就能够求：，导波后的气体状态。由于冲击波的能量是程，有(4)、(5)、(10)式可以看出：一级气体炮在整个由高压气室内气体的压力能转换的，所以始终有：发射过程中有一个压力提升，而这个提升是由于释放P>P(4)装置瞬间打开后形成冲击波，冲击波遇

7、到弹丸后发生1．2冲击波反射的形成反射引起的。在冲击波遇到弹丸后壁后，形成对弹丸的撞击。反射波波后压力P。作用在弹丸上，它会传人一个在这个过程中，弹丸的位移是个小量，可以把整个过程比较大的应力波到弹丸内，就破膜式一级气体炮，整个看成冲击波在固壁上的发生反射。由冲击波在固壁上发射过程中对弹丸破坏的作用最大的是冲击波发生反反射后的压力关系式：射的瞬间，它能产生的破坏程度与弹丸的强度有关。P1~,-1-1P=(3E一)／7：+1)(5)2冰雹弹丸特性分析，一．，．．一2．1冰雹物理性质分析其中：P。是反射波后的压力。在冰雹的

8、碰撞试验中，冰雹的速度、冰雹的实际形当入射冲击波是弱冲击波(P—Po)时，根据(5)有：状和强度以及撞击的方向对试验结果都有很大的影响。冰雹的强度是个很重要的参数，一方面它关系到PP2(＼6)／试样碰撞的损坏程度，另一方面控制着气体炮压力的—o范同。冰雹的强度主要取决于冰雹各层的气泡大小分当入射冲击波是强冲击波(P》)时，有：布、