参考文献 29

1 绪论

1.1  课题背景及研究意义

随着科技不目前提高速度的一些新技术途径有:电热炮、电磁炮、液体发射药火炮、氢气炮、随行装药、冲压发射等,但从与现有火炮的相容性来说,随行装药的技术途径最佳。随行装药技术是30年代德国人兰威勒(Langweiler)首先在“冲量火炮”中提出的一种新型装药技术。其基本设想是将部分或全部装药, 与弹丸构成一个整体, 跟随弹丸一起运动, 而燃烧气体从弹丸底部排出, 从而改变了膛内压力分布, 在最大膛压和有效弹重不变的条件下, 提高弹丸初速,降低了膛底与弹底之间的压力梯度,达到了改善火炮内弹道性能和提高初速的目的。另外，随行装药技术与现有的火炮结构相容，它仅仅改变弹药结构的形式，论文网就能达到改善火炮的内弹道性能和提高弹丸初速。由于随行装药点火燃烧在整个火炮内弹道过程中的独特性, 有必要开展随行装药内弹道过程的理论研究, 为工程应用提供理论指导。

在一般的火炮装药系统中，弹后空间压力分布呈现于近似拉格朗日假设下的一种抛物线型的压力分布。为了能够提高弹底压力，缩小压力降大小，就可以通过改变原来常规的装药结构的方法，让部分弹药岁弹丸运动，达到最大膛压时，随行火药跟随弹丸运动中而不断燃烧，补充由弹丸运动而弹后空间增大部分容积中的燃气，使弹底保持一个较高的弹底压力，从而显著地提高弹丸的初速。根据一些人的实验和理论分析表明，随行原理的潜在能力十分明显，在与常规装药技术相同的装药和弹重比的条件下，随行装药技术能大幅度提高火炮的弹道效率，、获得较高的炮口速度。而且随行装药技术的发射系统与现有火炮结构相同。文献综述

1.2 国内外研究现状

1.3   本文研究的主要内容

    随行装药发射技术的研究是新型装药探索研究的内容之一。本文针对105mm固体随行装药的特点，完成如下几个方面的工作：

  （1）针对105 mm固体随行装药特点，建立内弹道零维模型，并利用四阶龙格库塔法进行编程计算，获得与实验结果相吻合的数值模拟结果；

  （2） 利用该程序进行预测分析，讨论点火延迟时间、随行药量、随行装药燃速等参数变化对内弹道过程的影响。

2  固体随行装药内弹道零维模型及数值解法

2.1  物理模型

随行装药的内弹道过程为：底火被击发后, 逐步点燃主装药区中的固体发射药, 燃气携带药粒一起运动, 从而构成了气固两相流动和燃烧的复杂物理化学过程。由于延时机构作用，使随行装药在最大膛压后点燃。随着弹丸速度的增加，弹后空间加大，火药气体压力将在某一点出现峰值，随后气体压力开始下降。火药，包括随行部分的火药，燃烧结束以后，气体将绝热膨胀做功，一直到弹丸出炮口。

为了简化推导过程，使数学模型简单实用，提出以下假设条件：

   （a） 弹后空间的火药气体呈热力学平衡态。忽略了膛内火药气体的热量传递，用平均温度代替弹后整个火药气体的温度。

   （b） 随行装药点燃后，不考虑随行药室内气体的流动，认为弹后空间火药气体（包括主装药燃烧产生的气体和随行火药燃烧产生的气体）密度和主装药未燃完的火药颗粒在弹后空间均匀分布，且与当地气相有相同的速度。

   （c） 所有火药的燃烧规律都完全按照全面着火和平行层或同心层燃烧这样的理想情况下进行的。即火药燃烧服从几何燃烧规律。