再生式液体炮点火过程的数值模拟(2)
时间:2017-06-08 22:55 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
新概念火炮中的LPG与现有的SPG系统具有较大的相容性，并且还可与电热技术相结合，进一步向新型电热炮发展[1]。特别是再生式液体炮以其独特的优点吸引了许多国家投入大量的人力、物力和财力进行研究。LPG的推进原理有别于传统的SPG，是现代武器发展中的一项崭新的推进技术。 整装式液体炮的内弹道过程是在膛底点燃装填在药室中的液体燃料，局部被点燃后生成的燃气形成了气穴，燃烧在气穴中的气液界面上进行。气穴内燃气在气液交界面上存在气液两相混合而使液体发生破碎。液体燃料的破碎为燃烧提供了更多的燃烧表面，使燃烧加快进行，气穴最终将穿透液柱而追上弹丸。很显然，整装式液体发射药火炮的内弹道过程是一种利用流体不稳定性造成气液混合使之充分燃烧的过程。整装式的装药结构简单，类似于固体发射药的装填方式。但遇到最大的困难是内弹道过程难以控制，以至于内弹道性能不稳定而发生膛炸现象。 再生式液体炮通过机械方式将液体燃料按一定规律注入燃烧室。燃料最初装在贮液室中，贮液室与燃烧室之间由一个活塞隔开。在内弹道过程中，以点燃点火器开始，点火药气体进入燃烧室导致燃烧室内压力升高，进而向左推动活塞并压缩贮液室液体药，当压力达一定值后活塞喷孔打开，贮液室液体经喷孔高速喷入燃烧室，在燃烧室内经过一定的延迟后迅速燃烧。由于活塞两端的面积差，作用于活塞的燃气作用力大于贮液室一侧的液体作用力，因而能在燃烧室燃气高压作用下，完成自耦合的连续喷射过程，直至喷射过程结束。液体燃料经过雾化和充分燃烧，生成的燃气推动弹丸运动[2]。因此可通过控制液体燃料的喷射规律得到P-t曲线的平台效果。增大炮膛工作容积系数，从而在给定最大压力条件下能获得更高的初速。从其内弹道过程来看，再生式与整装式存在着本质上的区别，整装式主要是流体力学问题，而再生式主要是喷射规律的控制问题。 研究表明，液体发射药火炮主要优势表现在[3]： 1）液体发射药综合性能优越。它性能稳定，便于包装、储存和运输，提高了后勤保障和作战能力。由于液体燃料的体积形状可变性，以及液体药容器形状的随意性，能利用武器系统的消极空间携带或储存弹药，有利于增加带弹量和改善武器系统的总体布局，尤其对那种寸土寸金的自行火炮而言，更能提高它的作战能力。液体发射药的采用，增大了火炮携带的弹药基数，减少了车内成员，这样就使车体更加紧凑，有利于提高火炮整体防护和生存能力，有利于增强火炮持续作战的能力。液体药对撞击和振动不敏感，在空气中不燃烧，使用比较安全。另外，液体药还可以生物降解，简化军备处理难度。 2）液体发射药火炮易于推广。液体炮仍是利用膛里火药气体做功的原理，对现有各种身管火炮都具有适应性，它一旦在某种火炮上得到应用，便容易推广到其他火炮上。 3）提高火炮威力、延长火炮使用寿命。由于RLPG内弹道循环的特点，便于控制火炮膛内压力，形成“压力平台”效应，使进一步提高弹丸发射初速、增加火炮射程、提高火炮威力成为可能。我国的试验证明，用同样的某高炮身管发射弹丸，膛压降低4.8%的情况下，弹丸初速提高了16%。液体发射药火炮的装药量可以做到无级变化，能够在不改变射角的情况下改变射程。液体发射药火炮的膛压和温度低于固体炮，液体药燃烧时又不产生固体颗粒，对火炮的各项使用参数都十分有利，尤其有利于延长身管寿命。 4）液体发射药配制工艺简单、成本较低，具有良好的经济性能。据美国在1989年测算，液体发射药的价格约为固体药的十分之一，便于大量生产，并且易于转为民用。液体药生产不需特殊原料，不产生污染环境的副产品。液体发射火炮不需要药筒，对弹药的储存、运输、机动性等方面得到改善，使后勤工作效率大为提高，而所需费用却大大减少。 (责任编辑：qin) |