（1）建立金属风暴武器经典内弹道模型

随着现代科学技术的发展，经典内弹道模型以及求解方法都已经十分完备。由于内弹道方程组中包含多个微分方程，本文运用四阶龙格库塔法求解，得出内弹道过程中膛内各参量平均值的变化规律，结果以p-t、v-t等弹道曲线表示，即压力变化规律和弹丸速度变化规律。有助于分析不同因素对金属风暴武器内弹道性能的影响，为优化该武器系统做理论依据。

（2）编制计算机程序进行数值模拟

Visual Basic程序设计语言具有面向对象、可视化、高效率的特点以及强大的图形功能，用户只需要编写部分代码，即可生成界面美观、实用简洁的Windows程序。本文应用Visual Basic软件编写内弹道方程并带入四阶龙格库塔法中进行计算，解得参数后运用绘图指令以图像的形式表示出来。同时可将计算结果数据保存，便于分析整理以及图像的拟合。最后设计用户界面，是程序简明易懂方便使用。

（3）分析模拟结果优化参数

由于金属风暴发射系统射速极高，在超高射频条件下前一弹丸在身管中运动的同时后一弹丸就已经击发，因此每一发弹的弹前与弹底压力受多重因素干扰。本文通过数值模拟与分析，对比不同发射频率下金属风暴武器内弹道过程的特点，验证过高射频对发射一致性的不利影响。探究高频发射最优频率从而达到性能优化的目的。

2  金属风暴武器内弹道模型的建立

2。1  引言

虽然金属风暴发射系统内弹道理化过程极其复杂，但是该系统发射过程与传统枪炮射击过程在内弹道循环上具有诸多共同点，均以击发作为内弹道循环的开始，直至弹丸离开炮口后为结束。内弹道学所研究的就是此类循环过程，为了认识掌握发射过程中各类理化现象，寻找其内在的规律，人们根据数学、化学、流体力学及热力学等多门基础学科建立了经典内弹道模型。经典内弹道模型经过前人多次验证已十分完备，对于金属风暴武器内弹道的研究可以参照经典内弹道模型，使得本课题的建模有了依据。

2。2  物理模型

在建立金属风暴武器的经典内弹道模型之前，本文先参照用于常规火炮的经典内弹道理论，给予以下基本假设：

（1）火药燃烧遵照皮奥伯特定律，药粒完整无破碎；

（2）各药室内火药在平均压力下燃烧，且遵照指数燃速函数；

（3）不考虑身管内表面热散失，各类次要功统一用参数φ表达；

（4）弹丸启动遵照瞬时挤进假设，且弹后压力大于挤进阻力和弹前压力之和时，弹丸启动；

（5）火药燃烧过程中不考虑产物组分的变化，火药力f、余容α、及比热比k等均视为常数；

（6）弹丸在身管内运动时，弹后火药气体无溢出情况；

（7）弹丸离开炮口后，弹后火药气体以绝热的形式从身管流出；

（8）不考虑药粒运动对膛内压力的影响。

内弹道初始参数如表2。1所示。

表2。1  内弹道初始参数

初始参量 初始参数

m/kg 0。389

f/(kJ·kg-1) 1000

ρp/(kg·m-3) 1600

2e1/mm 0。6

k 1。25

ω/kg 0。109

φ 1。168

α/(m3·kg-1)