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《二级轻气炮超高速弹丸发射技术的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第6卷第4期高压物理学报Vd.6,No4CHINsEJOURNALOFH1GHPRsUREPHYs1CsDeC。,199219∞年12月:二级轻气炮超高速弹丸发射技术的研究王金贵(中国工程物理研究院流体物理研究所,冲击波物理与烀轰物理重点实验室)。通过数值计箅对各种装填柑要本文研究了提亩二级轻气炮弹丸速庋的发射技术途径压力,可使二级轻气炮在参工的形响进行了详细讨论。认为减小弹丸质且、活塞质±以及注气5kg装药时,使80g的弹丸达到7·2较少的装药工条件下提供较高的弹丸速皮。目前已经做到在km/s速
2、庋;60g弹丸达到5·7km/s速庋;zOg弹丸达到7·4珈/s速皮。装填8·5kg药玉时,使10.sg弹丸达到了8·lkm/s速庋。关钍词二级轻气炮弹丸速庋发射技术士臼-、引高速弹丸与物质相碰撞可产生强烈的高压冲击波。该冲击波在物质中传播可使物质受到强烈压缩。在此动高压载荷的基础上可以开展广泛的高压物理领域的研究工作。此外,在常规兵器和航天器的碰撞效应研究中,必须提供一种便于模拟和诊断的产生高速度的方法。因此,超高速发射技术一直受到人们的极大重视"。人们一方面重视追求超高速E2:。本文对二级轻气
3、炮的超的弹速指标",同时也重视具有一定质量的高速发射技术研究高速发射技术做了较为详细的讨论。30g弹丸发射到8.Gkm/s的高我们在30mrn口径二级轻气炮上,曾经利用Gkg药量将速指标。实验后的设备外观检查表明,这次实验的装填状态太高了。发射管入口处的小膜片剪切掉了三瓣,发射管内壁出现了严重的冲刷现象。被冲刷下的发射管壁形成熔化的气态物质喷镀在靶室内,经成分分析证明这些喷镀物与发射管是同一种材料。尽管这次实验取得了高弹速指标,但是这种工作状态是不可取的,它将极大地影响炮的发射寿命。为了避免这类实
4、验状态出现,我们限定最大装药量不再超过skg。我们的研究工作是在不超过skg装药量的前提下,尽可能获得最高的弹丸速度。工作互制约;合理选择装中需要处理好三方面问题:减小弹丸发射质量与所承受气体载荷的相填参数以减小炮的运行载荷;注意解决高弹速发射所引起的其它技术问题。二、二级轻气炮图1是二级轻气炮的原理示意图。它由火药室、泵管、高压段、靶室以及真空系统和控I并推动活塞制系统组成。发射时,由控制系统点燃火药。借助火药产物的压力冲破膜片使其压缩泵管内的氢气。此压缩过程很长,很缓慢。活塞运动到高压段入口前
5、的气体压力o本工作由国家自然科学基金和中国工程物理研究院科学基金共同赞助。1992年6月zO日收到原稿,同年7月29日收到修改槁。第4期王金员:二级轻气尥超亩速弹丸发射技术的研究PowderChamberD1aphra8mIP,stonH】ghpF(灬uregect0n图1二级轻气尥结构简图飞.1Aschema狁dⅡ臼g江amofatwo-stageⅡ“彐htBasgun也仅为zO-80MPa左右。以后塑性活塞进入高压段将使气体压力发生质的飞跃。由于锥形设计的高压段使活塞每前进一步就使气室体积急剧
6、减小,导致压力迅速上升。同时由于塑性活塞挤进部份的速度远大于活塞主体的运动速度,所以气体压力的上升速率很快,在极短的时间里使高压段内产生几百兆帕的压力。膜片Ⅱ在预定的压力破裂;高压气体驱动弹丸高速飞行。在弹丸移动的过程中,弹丸和活塞之间的容积扩大,但是活塞的挤进速度越加激烈。因此弹丸的驱动压力得到补偿。这种补偿不仅是二级轻气炮的特点,也是它的最大优点。三、理论分析为了使发射参数相互匹配更为合理,我们做了大量的计算工作。在现有二级轻气炮尺寸已经确定的情况下,改变装填参量,研究炮的运行载荷、最大弹底压
7、强、气体的温度以及最高活塞速度和弹丸速度,从中认识初始参量的改变给运行状态造成的肜响,并选择最佳发射方案。在现有条件下,我们可以调节的装填参量有:火药质量m。、活塞质量%、泵管内初始充气压力PrO、小膜片的破膜压力PR和弹丸质量m:。根据数值计算的分析,将各装填参量对炮的运行状态造成的影响总结如下。I.裘药质Ⅱm。和大膜片装药是二级轻气炮的能源。改变装药质量的直接结果是改变活塞速度%。装药的燃烧速度可以影响活塞的初始起动速度。显然,在等熵压缩模式的二级轻气炮上,活塞起动越慢越平稳越理想。在药型选定
8、之后,可以改变装药外形,降低总体上的燃烧速度。火药室和活塞之间的膜片破裂压力可以控制活塞的起动时间,并影响火药室内最大蜂压值。它对E21。于活塞速度的影响甚微在大口径泵管上,为了保证泵管和火药室之间的高压密封,通常使用不锈钢制造这个膜片。但是它的破裂压力较低。所以,它的作用更突出表现在高压密封上,而不是控制活塞起动时间上。火药室内最高峰值压力随活塞质量增加而增加,但是并不太明显。图2中不同活塞质量时火药室的压力分布曲线E21可以说明这个问题。在一定近似程度上,可以把火药室峰值压力看
