30mm固体随行装药内弹道设计与数值模拟(2)
5.4 本章小结 24
结 论 26
致 谢 27
参考文献28
1 绪论
1.1 课题背景与意义
21世纪以来，科技飞速发展，未来战争对火炮提出了更高的要求，尤其是在对弹丸速度方面。而采用传统的方法，诸如增加装药量，提高火药力等，很难有大幅度的提升，因此涌现出一些新概念火炮和新型装药技术。目前主要有：液体发射药火炮[1]，轻气炮，随行装药[2]，电磁炮，埋头弹药，爆炸推进等新原理、新技术[3-5]，它们为大幅度提高弹丸初速提供了可能。
传统的常规固体装药火炮，发射装药和弹丸分离，并且分布在弹后空间。而且燃烧产生的火药气体，推动弹丸不断前进，增大了弹后空间，同时也带动着尚未燃烧完的火药跟着弹丸流动，这样就形成了从膛底到弹底、由高到低变化的压力曲线。因为这一压力梯度，加速弹丸运动的弹底压力只占用了最大膛压的一小部分；同时，发射药燃烧释放出的能量，除了要推动弹丸外，为了防止火药气体与弹丸脱离，还要加速整个弹后空间的火药气体，确保部分火药气体的运动速度与弹丸一致，这样就使得弹丸的初速难以提高，而且效率低下。
1.1 常规装药时的压力梯度图
1.2 随行装药时的压力梯度图
随行装药技术的出现适逢其时，其理念是将部分装药设置在弹丸底部，且这部分火药将随弹丸一起运动。主装药燃烧后，膛压迅速上升至最大值，通过延时机构的控制，随行装药在最大膛压后燃烧，从而使弹丸底部新生成火药气体，不断推动弹丸运动，这样就使得弹底压力得以大幅提高。因此，弹底与膛底之间的压力差也变小了，弹底的压力可以较长时间保持在一个较大的值，更加持续、高效地推动弹丸。与此同时，局部的、高速的固体火药燃烧生成的火药气体，在气固交界面上形成很大的推力，大大提高了对弹丸的做功能力。
随行装药对于显著提高弹丸初速以及弹道效率意义非凡，因此有必要开展对其内弹道过程的理论研究，更有利于指导工程应用。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 随行装药实验研究
1.2.2 随行装药理论研究
1.3 本文主要工作
随行装药技术作为一种新型装药，工程应用前景广阔，本文主要开展了以下几个方面的工作：
（1）分析随行装药技术的发展历程
通过大量查阅资料，了解随行装药技术产生的背景，以及对于提高弹丸初速的重要意义。明白了随行装药技术相对于传统技术的优势，以及在工程应用方面的巨大潜力。
（２）建立固体随行装药内弹道理论模型
基于经典内弹道理论，结合随行装药的特点，构建了固体随行装药内弹道零文模型，然后结合相关参数，完成数值求解，所得计算结果画出的p-t膛压曲线与实测结果的膛压曲线吻合良好。根据这些结果，对常规装药与的随行装药内弹道特性进行了比较分析。
（３）针对30mm弹道炮，编制固体随行装药内弹道计算软件
针对30mm固体随行装药特点，建立内弹道零文模型，并利用四阶龙格－库塔法进行编程计算，获得与实验结果相吻合的数值模拟结果。
（４）在30mm固体随行装药内弹道试验结果的基础上，进行数值模拟和分析预测研究
在数值计算的基础上，利用上述软件进行预测分析，讨论了点火延迟时间、随行装药量及其燃速等参数的变化对内弹道性能的影响。
2 固体随行装药内弹道零文模型