2  课题部分相关知识及外形初步分析

2．1  空气动力学等相关知识

弹丸在空气中飞行，与空气相对运动，所受到的作用力称为空气阻力。显见，此力必与弹丸特性（如大小、形状、结构等）、空气特性（如气温、密度、粘性以及可压缩性等）以及弹丸和空气之间相对运动特性（如相对速度的大小、弹轴的方位等）三个方面有密切的关系。而空气特性，通常，是人为不改变的，我们必须从弹丸特性入手和设计，以减少空气阻力[2]。空气阻力由摩擦阻力、涡流阻力以及超音速时的波动阻力组成。由于空气具有粘滞性，当弹丸在空气中相对运动时会出现环流现象，产生的阻力称为空气摩擦阻力[3-5]。当增大弹丸与空气之间的相对速度v至一定程度，且v小于音速c时，气流将明显地不环绕弹丸表面运动，并在弹底附近出现漩涡，形成涡流，而产生的阻力称为涡流阻力。

波动阻力当弹丸与空气之间的相对运动速度v大小音速c时，优惠增加一种波动阻力或者称为激波阻力[6-8]。通过改变亚音速枪弹外形来减小空气阻力，可达到延缓枪弹飞行速度衰减、提高有效射程[9-11]。通常， 0℃时，干燥空气中的音速为331m/s，亚音速指的是枪弹的速度低于331m/s。为防止暴露射手位置和射击行为，需要消除射击和弹头飞行的噪音。亚音速枪弹在空气运动的部分是弹丸（弹头）。

弹丸一般分为三部分：弹头部、圆柱部、弹尾部。亚音速枪弹受到的空气阻力主要是摩擦阻力和涡流阻力。其中，摩擦阻力占35%---40%，而涡流阻力（底阻）占60%---65%，基本无波动阻力[12-14]。在亚音速枪弹外形设计上，主要考虑的是涡流阻力和摩擦阻力，所以不需要考虑波动阻力的影响[2]。超音速枪弹在空气中飞行时，与空气摩擦会产生啸音，容易暴露射击方向等。为此，出现了一种专门的微声武器。如果弹头以超音速飞行，消声器的效果是很有限的，所以微声武器应使用亚音速枪弹。

2．2  弹丸外形初步分析源]自=优尔-·论~文"网·www.youerw.com/

在弹丸总体设计，确定合理的弹丸质量，考虑弹丸的作用效果和弹道性能。亚音速枪弹在空气运动的部分是弹丸（弹头）。弹丸一般分为三部分：弹头部、圆柱部、弹尾部。而针对亚音速枪弹气动外形设计，弹丸弧形部的母线形状尤为重要。弧形（弹头）部尺寸和形状对正面空气阻力影响较大。从空气阻力角度来看，对于飞行稳定的弹丸，弧形（弹头）部长度越长，弹丸形状越尖锐，其阻力值就越小。但是，又要不免因此而导致圆柱部与弹头（弧形）部的不平滑联接，导致产生额外的涡流，反而增加飞行阻力。值得注意的是，弹尖稍钝对于形成环流和防止附面层分离较为有利。所以在这个方面，需要通过模拟仿真，通过可靠的是试验数据分析来找到最佳弧形部的母线形状。从正面的空气阻力来看。减少圆柱部是有利的。在枪弹弹头的圆柱部辊紧口沟是为了在药筒联接时，便于用紧口的方法来提高拔弹力，采用斜形沟，它的外形有利于减少飞行阻力。为了减少底部涡流阻力，弹尾做成流线形较为理想，但其工艺性差，所以为了减少它在低速区的空气阻力，弹尾部通常采用截头锥形尾部（船尾形）较好。最佳尾锥角在6度到9度范围内变化[4，5]。在保证附面层不分离的条件下，尾锥部愈长，弹底面愈小，底阻愈小。在最佳尾锥角时尾锥部长约0.5d左右为宜。如过长，附面层可能在弹底前分离，并且各发分离点不一致，造成阻力的变化使密度度变坏。由于只是对气动外形做分析，所以不需要考虑特别考虑其加工工艺问题。