串联药室火炮内弹道过程模拟与分析(2)
4.6 本章小结 52
结论 53
致谢 54
参考文献 55
1 绪论
1.1 课题背景及意义
十九世纪四十年代以后，火炮技术虽然取得了一些进步，但总的来说仍处于停滞状态。随着近代战术的变化，坦克防护能力和突击力量的增强，军用飞机航程和速度性能的提高，以及具有精确打击的各种远程导弹的出现，对火炮在反坦克、反导、低空防御以及在大纵深宽阵面的火力压制等方面提出了更高的要求。最重要的就是改善火炮的内弹道性能，提高弹丸初速，从而大幅度地增加炮口动能。近年来各国提出的各种提高火炮性能的发射技术，如电热发射技术、电磁轨道发射技术、冲压发射技术以及再生式液体药发射技术等，在理论上都能很大程度地提高弹丸初速，但受工业基础与技术水平的限制，迄今为止都未能装备部队。
为了实现高速射弹，提高炮口动能，装药技术也有了一定的发展，迄今为止，涌现出了许多新型装药技术，如：按序分裂杆状药装药（PSS）、压实固结装药、超高燃速整体式发射药、随行装药、串联药室、温度补偿技术等。按序分裂杆状药装药（PSS）是一种高增面性、高装填密度的装药，它利用药体分裂的增面技术，其大量的增面出现在燃烧过程最有效的时间，避免了在弹道循环早期和装药处在高密度时产生膛压超压的问题。但这种方法并不能准确控制分裂时间，其相关的设计和装药可靠性问题仍有待解决。压实固结装药技术通过溶合作用及加热方法使普通的粒状发射药固结起来，提高了装填密度。燃烧过程中，固结在一起的药粒逐渐互相散开，可燃烧面积逐渐增大，膛压变化由此而得到控制。此装药技术的难点在于如何改进工艺装药的松散度以及控制火焰蔓延规律。超高燃速整体式发射药技术超高燃速整体式发射药技术是将具有超常规的高燃速发射药铸成整体单孔药柱置入药室内。由于燃烧只是发生在内表面，因此可以获得非常好的增面燃烧效果，同时保证药粒在膛内烧完。温度补偿技术可以消除发射药对温度的敏感性，可以使低温下发射的弹丸仍然具有高温条件下的弹道性能。随行装药技术在三十年代末就已经提出，它主要是通过改善高速火炮膛内压力分布来进一步提高初速。它的技术难点有：可靠随行、随行药的准确延迟点火、随行药的高速燃尽。
串联药室作为随行装药的一种，不同于一般的随行装药，它是由两个装药室串联组成的。每个药室内均有随行装药，并按适当方式将它们连接和固牢在弹丸后部。主药室和副药室之间用活塞隔开，当主药室的随行装药燃烧接近燃尽并膛压超过最大压力值时，副药室的随行装药才被点燃，形成一种“接力”式的燃烧原理，使弹丸得到更大的推力，达到更高的初速从而提高火炮的效率。
1.2 国内外研究状况
1.3 内弹道性能优化设计研究
内弹道设计是整个火炮武器系统设计的核心，优良的弹道性能是衡量火炮武器系统先进性的主要指标，因此，内弹道优化设计是火炮系统研制的关键，传统的内弹道过程设计受到人们认识以及计算手段的限制，一般以外弹道所确定的火炮口径、弹丸质量、初速等为依据，参考相同类型火炮的设计方案，根据事先制定出的初始设计方案，进而采用经典内弹道模型对初始设计方案进行内弹道性能分析和试验认证，若能够满足给定的战术技术指标，则完成内弹道设计，否则，则需要凭借经验对初始方案进行适当的修正，重新进行计算分析和试验验证，知道满足要求为止。这就使得传统的设计方法总具有一定的盲目性，容易造成人力物力的浪费，而且对设计方案的优劣程度无法得到判断。