目前中国有一些高射炮用于近程防空，但由于火炮是点杀伤武器，用于防空难以实现一个平面防御。我们希望有一款武器系统，能在近程防空上发挥作用。火箭炮连续发射火箭弹时有一定的发射时间间隔，在用于一个平面域上防御时则达不到时间的统一性。

我们通过设计一种压缩空气弹射系统，通过调整系统压力来调节火箭弹炮口初速，先发射的要求速度小，后发射的要求速度大，使速度、发射时序、射程有一个特定的关系，则能使不同时刻发射的火箭弹能同时引爆，从而实现某一个平面防御。另一方面，弹射火箭弹也可以实现火箭弹增程，使火箭弹的打击范围更大。

压缩空气弹射系统就是为了解决该问题而构想的一种发射系统。在压缩空气弹射系统的设计中，内弹道参数计算具有举足轻重的作用。

1.2 国内外的研究概况和发展趋势

1.3 本课题弹射系统的概述

本课题的弹射系统类似于火炮增程中的火箭增程弹。火箭增程弹就是利用二次点火来给弹丸加速的炮弹。它是在普通炮弹的弹丸底部开设了一个能装推进剂的发动机室。当弹丸飞离炮口之后，发动机室内的推进剂被点燃，向后喷出高速气流，由动量守恒产生反作用力，从而推动弹丸加速飞行，提高火炮的射程。而本课题则是设计特殊火炮来发射火箭弹。

本弹射系统的工作过程和预燃火炮发射过程一样，其示意图如图1.1。

图1.1 弹射系统示意图

这种发射系统的特点是，在弹丸开始运动之前，发射药已全部完成化学反应，生成初始压力为 ，初始声速为 ,温度为 的燃烧气体。在实际射击过程中，药室和弹丸之间用薄膜分开，当发射药反应完成后，控制隔膜被破坏，燃气通过膨胀做功推动弹丸运动[ ]。

1.4 本文主要工作

本文主要工作是对弹射系统物理过程进行分析，推导出该弹射系统的内弹道方程组；假定若干组结构诸元参数，对它们分别求内弹道的特解，分析各个系统参数对弹射系统内弹道解的影响；选择合理的弹射系统结构和技术参数；求出设计的弹射系统参数的内弹道解，最后计算得到射表曲线。

本文主要参考了《火炮弹道学》《火药学》《火箭弹射内弹道学》的理论知识，将其作为该弹射系统内弹道分析和求解的理论基础。而后学习了《数值计算》中的常微分方程求解，掌握了四阶龙格库塔法。运用MATLAB软件对弹射系统进行内弹道计算，用origin软件进行曲线图的绘制。

2 弹射系统内弹道方程组源]自-优尔-!论~文"网·www.youerw.com/

    本章通过分析弹射系统的工作原理，采用零维内弹道模型，给出内弹道方程组。

2.1 弹射系统的工作原理

在弹丸运动前，发射药已全部完成化学反应，生成初始压力为 ，温度为 的燃烧气体。这时控制隔膜被破坏，高压气体膨胀做功，进到身管，推动弹丸做功直到炮口，得到初速为 的弹丸。

根据弹射系统内弹道的过程特点，为了简化问题，提出以下假设[4]：

（1） 火药燃气状态方程服从范德瓦尔气体状态方程；

（2） 火药燃烧生成物的成分不变，与成分有关的特征量均为常量；

（3） 次要功与主要功成比例，并用不变的 值计算；

（4） 弹丸挤进所消耗的能量不做单独考虑，挤进过程被认为是瞬时完成的；