matlab动量平衡发射+文献综述(2)
时间:2018-05-21 15:28 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
1.1 无后坐原理发展 1.1.1 无后坐原理 无后坐原理是从动量守恒引申出来的。质点系动量定理规定：对于n个质点的质点系，其动量对时间的变化率等于作用于质点系全部外力矢量和其表达式为 d = (1-1) 如果作用于质点系外力的主矢量恒等于零，根据公式（1-1）,质点系的动量保持不变，即k为恒矢量。如果作用于质点系外力主矢量在某一坐标轴上的投影恒为零，则质点系的栋梁在这一坐标上的投影保持不变。例如对x轴，由 =常量 以上结论就是质点系动量守恒定律。 把射击前的炮身、弹丸、发射装药视为一组处于静止状态相互联系的质点系，此时： 炮身的动量 =0 弹丸的动量 =0 发射装药的动量 =0 根据动量守恒定理，质量系的总动量为 =0 发射后，发射药燃烧产生火药燃气。这组处于静止状态的质点系在火药燃气压力作用下，各组成部分产生运动，其动量也随之改变。即弹丸在火药燃气作用下向前运动，获得一个向前的动量 ，火炮后坐具有向后的动量 。为叙述方便起见，认为火药燃气一半向前运动，其动量为 。由于整个系统在炮身轴线方向没有外力，因此在这个方向上的动量恒为零。若以向前运动方向为正，向后运动方向为负，则 由此可得，火炮发射时，在上述简化设计下，弹丸向前的动量 等于炮身后座的动量 ，且弹丸开始向前运动，炮身即开始后座。然而，无后坐炮与一般火炮不同，他的最大区别在于炮尾上开有一定形状的喷口，由于结构上的这一特点，是无后坐炮发射时能消除后坐。 无后坐炮发射时，一部分火药气体向前运动，并推动弹丸向前运动。这部分火药燃气的动量是 ，弹丸动量为 ；另一部分火药燃气由炮尾喷口向后喷出，其动量为 。设火炮后坐动量 ，则 + - - =0 只要选择适当的喷口尺寸，控制后喷火药燃气的动量 ，就可以使无后坐炮的后坐量为零，就可以达到火炮消除后坐的目的。这就是无后坐炮的无后坐原理。 1.1.2 后坐原理的发展 从提出无后坐原理到实现无后坐原理是有个过程的。1941年美国海军中校克莱兰•戴文斯（Cleland•Davis）给予较好的解决。他用向后发射平衡弹的方法来平衡动量，大大缩小了“危险区”。这种无后坐原理被称为戴文斯原理。用这种原理实现无后座的炮称为戴文斯炮。1921年。英国人查尔斯•库克（Charles•J•Cooke）利用喷出火药燃气来平衡火炮后坐而获得火炮平衡，称为气动平衡原理。这种无后坐原理主要缺点是不易控制火炮平衡程度，而且发射药消耗量较多。为解决这个问题，后人在炮尾上按上了一个先收敛后扩张的喷管。不仅可以节省火药，也可以调整火炮平衡性能。这种无后坐原理称为带喷管的气动平衡原理。 从以上无后坐原理的实现与发展过程来看，尽管工作方式不同，但有一点是相同的，即用不同的介质向后喷出，以其后喷产生的动量达到消除火炮后座的目的。本课题研究是以液体为平衡物来平衡动量，这样可以控制火炮平衡程度且可以减小抵消产生的危险区，甚至可以考虑循环利用或者就地取材的方法来增强适应性。 1.2无后坐炮发展概况 无后坐力炮这种步兵近战利器诞生于二战的战火中。当时在这一领域最为先进的国家首推美国(1917年俄国人梁布兴斯基也曾经发明过一种76．2mm无后坐力炮，并曾在1939～1940年的苏芬战争使用过)。美国在这一领域的发展最早，一战时的1914年，美国海军军官戴文斯就研制出一种两管对接式双头无后坐力炮。该炮在向前射出弹丸的同时，向后喷出铅油质平衡物以保证炮身不后坐。但是这一武器并没有投入实战，原因是当时的美军武器部门竟然想将这种武器装在飞机或飞艇上执行空战或反潜任务!这种异想天开的设想当然不可能成功。随后这一研究项目被搁置，直到二战爆发才重新开始研究，战争几近结束时才告完成。美军无后坐力炮的首次实战使用是在1945年3月6日的冲绳岛战役。 (责任编辑：qin) |