5.5  喷孔直径的影响 35

5.6  本章小结 37

结  论 38

致  谢 39

参考文献 40

1  绪论

1.1  课题背景与意义

当今世界，传统的固体发射药火炮（SPG）已经被各国科研人员研究到了比较高的水准，但是，人们发现，想要继续提高SPG的综合性能以求达到现代战争对武器性能的高要求已经变得十分困难。因此，各国研究人员开始由对SPG的研究逐步转向对新概念火炮的研究，包括新发射能源、新发射原理和新发射方式。常用的新概念火炮[1]有燃烧轻气炮、激光炮、电磁炮、电热炮、液体发射药火炮（LPG）、微波炮等 ，这些新概念火炮都有可能使弹丸加速到2000 m/s及以上的初速。

传统火炮，都是把固体发射药（SP）作为发射能源。但是，由于SP的自身特性的限制，无法满足现代战场对火炮的射速、炮口初速、射程以及战场内生存和后勤支援能力需求的提高。近年来，各国科研人员为了进一步提高火炮初速，分别利用增大装药密度、加长身管、提高膛压等措施，但收效甚微，想要达到2000 m/s以上（理想的防空反导和对岸攻击所需要的初速）的炮口初速似乎有些不太可能，不夸张的说，如今的SPG的初速已达到极限。因此，近30年来，美国、前苏联（俄罗斯）等国一直在寻求更高效的火炮发射能源、火炮发射原理和火炮发射技术， LPG就是其中之一。所谓液体发射药火炮（LPG），实际上就是将传统的固体发射药换为液体发射药(LP)，并根据需要改变结构的火炮。与传统SPG相比，LPG依然是利用发射药化学燃烧反应产生的高温高压膨胀气体将弹丸加速推出炮管，属于是发射药的化学能转化为弹丸的动能，所以LPG和SPG的发射机理在本质上没有什么区别。研究人员之所以把LPG称为新概念火炮，是因为相较于传统SPG，它拥有许多远远优胜于传统SPG的优良性能，本质上是液体发射药较固体发射药拥有许多优势。这其中主要包括：

（1）液体发射药的装填密度更高，使其具有更高的单位体积能量，可以大幅度提高弹丸初速，从而得以大幅度提高火炮威力；

（2）液体发射药可以采用无级变装药，控制火炮内弹道过程，实现膛内“压力平台”效应，从而提高膛容利用率；

（3）液体发射药可以直接注入火炮药室，这样就可以使火炮装填系统得以大大简化，从而有助于提高火炮射速；

（４）液体发射药的爆温比较低，可以减轻火药燃气对火炮身管的烧蚀作用，而且可减弱炮口焰，从而有助于延长火炮身管的使用寿命，同时有利于火炮的隐蔽发射，从而有助于提高火炮的战场生存能力；

（５）LP在常温、常压下不易点燃，可大大提高后勤保障工作中弹药贮存和运输等的安全，从而有助于提高火炮系统的安全性；

（６）LP的生产成本较固体发射药而言比较低廉，从而有助于大幅度提高武器装备的性价比。

LPG从结构上可以分成三种类型：外力喷射式、整装式以及再生式。其中，各国对整装式和再生式的研究比较多。由于外喷式结构的LPG的发射药注入需要在外部的高压辅助机构的帮助下才能完成，这致使火炮系统变得复杂，所以对外力喷射式的研究较少；整装式结构的LPG是把液体发射药(LP)和弹丸一起装进火炮药室内，这样结构简单，也方便装填，但是仍存在问题：火炮的内弹道过程很难控制，初速波动较大，使得火炮作战性能不尽如人意；而再生式结构的LPG是利用火炮燃烧室和贮液室之间的差动活塞来增大贮液室内液体发射药（LP）压力，从而使得发射药可以通过间隙从贮液室喷入燃烧室内，该差动活塞是可以重复循环使用的，这大大的方便了发射药的补充，有利于提高射速。目前，国外同行都把再生喷射式液体发射药火炮（RLPG）作为研究的重点。