Matlab埋头弹药设计及内弹道特性数值研究(2)
5.6 药室容积对二次点火过程的影响 35
5.7 身管长度对二次点火过程的影响 36
结 论 39
致 谢 40
参考文献 41
1 引言
1.1 研究背景及意义
埋头弹（Cased Telescoped Ammunition,缩写为CTA）是一种嵌入式装药结构，就是将弹丸完全缩入药筒内部，弹丸后方和周围都装填发射药，整个弹丸的外形呈规则的圆柱[1]。埋头弹药在近距陆军战争中具有重要意义，且有较大的发展潜力，各国弹道研究工作者围绕埋头弹的理论和试验开展了广泛深入的研究工作，埋头弹药概念首先在1954年由美国人首先提出，但技术上比较成功是英法两国，目前已经接近装备使用阶段。
埋头弹技术是一种能够有效提高步兵战车火炮及装甲战车火炮系统武器威力的弹药装药技术。且埋头弹的供弹系统采用的是数字化操控和电力驱动系统，并且只要对操作手进行简易控制面板，将在3秒钟内就可实现弹种的选择，单发弹药从弹药舱到供弹装置仅需要2秒。外形更加规则且它不需要弹链，因此弹药舱空间使用效率大大提高。与同口径常规的弹药相比，装弹量增加了50％左右。在供弹装置上更加简单，有效地降低了乘员的操作强度，增强了系统的可靠性。与弹药相比，有许多优点[2] [3]：因弹药长度大大地缩短，使得装甲武器携带更多的弹药；外形更加简单规则，因此便于设计结构更加紧凑的供弹机构，可在原有的武器系统炮塔尺寸不变的基础上换装较大口径的火炮，提高武器的威力；利用旋转药室和“推抛式”工作原理提高火炮武器的射速。此外，使用埋头弹技术仅需更换发射系统，而原有的武器系统的车体、履带、底盘等无须改变，从而也节约了武器系统的更新换代成本。
埋头弹药的研究过程中涉及三大关键技术。（1）旋转药室技术。与常规弹药发射方式不同[4]-[5]，由于埋头弹的外形呈圆柱形状，形状规则。药室首先旋转90度与身管垂直，此时供弹机进行装填弹药；然后药室旋转90度与身管重合，进入发射状态。当弹丸击发射出后，药室则继续旋转；旋转90度后，供弹机装填新的弹药，与此同时将前一发的药筒顶出，抛向另一侧，完成一次射击循环。（2）与常规弹药发射原理不同[6]，采用二次点火技术，即利用底火击发后产生的燃气射流点燃中心传火管内的附加点火药，两部分火药燃气将弹丸推至膛线起始处，然后全面点燃发射药。（3）与传统火炮相比[7][8]，埋头弹采用旋
转药室技术，这就在发射过程中存在旋转药室、后端炮尾发射机构，前段身管三者连接处的高压动态密封问题，利用浮动密封原理研制出一种自紧式密封结构，从而解决火药燃气的动态密封问题。
1.2 国内外发展现状及趋势
1.3 本文的主要工作
针对40毫米埋头弹药特点，建立内弹道零文模型，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。在此基础上，利用该软件进行预测分析，讨论了火药力、弹丸启动压力等特性参数变化对一次点火过程的内弹道影响及二次点火过程中弹重、转药量、身管长度等装填参数变化对内弹道过程的影响。本文工作主要包括：
(1）根据埋头弹的弹头完全缩入药筒内，使得内弹道过程与传统火炮内弹道过程不同，包括弹丸在导向管内的自由滑动过程、埋头弹的二次点火过程。根据埋头弹药特点，分析埋头弹结构及发射特点，对40毫米埋头弹的装药结构进行设计，建立内弹道理论模型。