固体火药，以各型号的单基、双基及三基火药为主，是传统火炮的能量来源。传统火炮由于身管材料及装填密度等的限制，在初速、射程、射频等性能方面很难有大幅提高。由于传统火炮的发展遇到瓶颈，液体发射药火炮应运而生。液体发射药火炮的工作原理是通过液体燃料在药室内燃烧释放能量为弹丸运动提供动能，最终将弹丸高速抛出膛外。从这一点上看，液体发射药火炮与传统火炮并无区别，都是通过燃烧过程将燃料化学能转化为推动弹丸运动的机械能。液体发射药火炮顾名思义是以液体燃料为其能源，而这恰是其优于传统火炮的基础。液体推进剂凭借其物、化特性，为LPG带来独有优势：首先，与固体火药相比，液体燃料的突出优点是高贮能密度和高装填密度，同时液体燃料的爆温比固体火药低许多，这意味着液体发射药火炮在提高了自身威力时还能减少身管烧蚀量，甚至可延长其使用寿命。其次，液体发射药火炮的药室容积可变，可通过无级变装药改变弹丸的炮口速度。再次，液体体积可变，因此液体燃料可通过专用管道安全高效地灌输入药室，使装填自动化得以实现。最后，常压条件下，液体发射药具有较高的燃点，降低了发生火灾与爆炸事故的几率，便于贮存和运输。上述这些优点，使得液体发射药火炮具有较高的研究价值与军事应用价值，同时也吸引着国内外科研人员对此孜孜不倦的进行探索与研究。

    按照装药结构与发射原理可将液体发射药火炮（LPG）分为整装式液体发射药火炮（BLPG）和再生式液体发射药火炮(RLPG)。早在20世纪50年代，美国科学家就以BLPG技术为重心开展研究，但因其内弹道过程不可控，在实验阶段发生数次重大事故，出于安全考虑研究被迫中断，至此将液体发射药火炮技术研究重点从BLPG转移到RLPG，并在相关技术上都取得较大突破。到目前为止，BLPG的研究进度落后于RLPG，且内弹道稳定性问题仍未解决，但鉴于其在装

填密度和贮能密度方面的出色表现，且机械结构较RLPG而言更简单，一旦其内弹道过程被成功控制，将比RLPG具有更大优势。因此各国科学家仍未放弃对BLPG的研究，现有研究表明，BLPG技术取得有效进展的关键在于对BLPG的内弹道过程实施控制。

1。2  国内外研究现状

1。3  本文主要工作

本文针对小口径BLPG特点，结合国内外对BLPG内弹道模型的研究结果，建立零维模型，并以四阶龙格-库塔法为核心进行编程计算，选取合适的参数，获得与实验结果吻合良好的数值模拟结果。在此基础上，利用该软件进行预测分析，讨论液体药量、Taylor空腔尺寸、液体药燃速等参数变化对内弹道过程的影响。

本课题主要从三个方面进行：

（1）建立BLPG内弹道理论模型；

（2）针对小口径液体发射药火炮，编制BLPG内弹道计算软件；

（3）在小口径BLPG内弹道试验结果基础上，进行数值模拟和分析预测研究。

2  内弹道零维模型

2。1  引言

整装式液体发射药火炮（BLPG）机械结构简单，装药结构更是与固体火药类似，但其最大的发展难题来自于内弹道过程的不稳定性。传统火炮内弹道性能的控制依靠火药的几何形状和配方，而BLPG的控制是通过流体不稳定性使液体燃料破碎获得燃烧面积，RLPG的控制则是通过雾化喷射装置来实现的。由于BLPG在燃烧过程中的流动不稳定性，使液体发射药的破碎机制具有很大的随机性，这也导致BLPG内弹道过程难以控制。

BLPG一般采用底部点火方式，膛底点火在膛底局部空间形成Taylor空腔。Taylor空腔最终会穿过液体燃料到达弹底。在此过程中，液相会形成环状液柱。而空腔内由点火造成的高温燃气将引起剧烈的压力活动，使得环状液相更为不稳定，形成湍流混合，将气液交界面上的液体卷吸、剥离，形成液滴，进入高温气体燃烧。这一过程使燃料与燃烧产物充分混合，提供更大燃烧面积的同时压力也随之增大。燃烧的随机性导致了内弹道性能的不稳定。在弹丸启动直至空腔到达弹底这一段过程中，高压空腔将弹丸及被压在弹后的液体柱一起推进。与此同时膛内压力及温度迅速攀升，弹丸被迅速而持续的加速，并最终被抛射出炮膛。