底排弹减阻特性分析(4)
可以看出，底部排气增程技术比其它增程技术更容易实现火炮的射程、精度、威力、机动性，并为性能良好的火炮系统的设计提供有利的条件。
但是由于底排弹增加了底排装置，增加了新的扰动因素，若设计不合理，底排药柱的点火和燃烧过程会出现散布，将影响增程率和密集度，甚至出现近弹。理论分析和实验结果都显示，在药剂配方比较合理、生产工艺比较稳定、全弹参数匹配适当的情况下，底部排气弹可以达到较高的性能水平。
1.4 底部排气弹的国内发展概况及研究现状
1.5 本文主要研究内容
本文针对底排减阻增程技术研究其底排减阻特性。阐述其飞行过程及其底排减阻增程的机理，建立其飞行动力学模型及其底部减阻模型，数值计算分析底排参数对减阻特性、弹道特性（射程等）的影响，为底排增程弹的研制提供理论依据与技术支撑。主要工作有：
1）阐述底排增程弹的飞行过程及其底排减阻增程的机理；
2）建立底排增程弹的飞行动力学模型与底部减阻模型；
3）编制弹道计算程序；
4）数值计算分析底排参数对减阻特性、弹道特性的影响，并将有与无底排的情况作对比分析；
5）撰写论文。
2 底排弹弹道模型的建立
2.1 引言
底排弹区别于其他弹种的一个重要标志是底排装置，通过底排装置向弹底的底压区排入低速高温的燃气，使底压增加而减阻增程的。但是底排装置不是随便设计的发烟装置就可以的，它必须由外弹道的性能要求，根据一定的燃烧规律和流动特性，设计出满足减阻规律要求的底排装置和药柱结构。由于底排装置的作用是提高底压，影响其作用的燃速、结构和排气孔大小等也是底排弹的重要研究内容，并分析这些参数对底排弹的影响。本章结合底排装置内弹道模型和简单质点弹道模型建立了底部排气弹的弹道模型。
2.2 底排减阻机理的描述
一个基本的底排系统的目的是通过增加射弹的底部压力来减少底部阻力。由外部向底部低压区排入低动量高温气体，向底部底压区添质加能，改变了底部底压区的流动状态，改变了回流区的形状、体积和密度，改变了回流区的热力特性，如温度、平均相对分子质量和气体常数等。排气改变了剪切层的位置和形状，从而改变了外流区的压力分布，然后通过剪切层再影响底压。
根据分野流线与再附流线的定义，无底排时，分野流线与再附流线重合。当排气量增大时，分野流线与再附流线都向外移。由于分野流线的向外移动，混合层边缘也向外流动，使外部流动的转折角减小，从而外部流动的静压增大，通过混合层底压也增大。底部排气主要是通过影响回流区的流动状态影响混合层的结构，同时也影响再压缩激波的强度。
燃烧释放的焓值使滞止流线上的温度升高，音速增大，致使其上的马赫数减小，动压减低而静压增大。底部燃烧还使整个尾迹的回流区温度升高，马赫数下降，这就要求通过剪切力把中心线上的马赫数增大到1，即使粘性喉管的位置距弹底平面的距离更大，这就意着分离流线向内转折得小了，即分离流线较平直，因此底压上升。如图2.1所示。
质量流率和底排气体温度是底排问题中最重要的两个参数。本文不是研究热效应的，底排气体温度对研究的影响请参阅[32,33]。质量流率的影响在近尾流区的过程被“多组分”（1950年形成）的方法分类成三个过程。在过程一，注入的流
图2.1 底部流动
（上）——无底部排气时的流动，（下）——有底部排气时的流动