德国在二战中使用V-2火箭,出现了液体作为化学推进能源的液体推进剂(LRP)。由于液体推进剂具有能量较高、易于控制等很多潜在的优点,尤其是因为固体发射药火炮很难再取得重大突破性的进展,更使它引起了研究人员的广泛关注,使得液体发射药火炮技术得到飞跃发展,成为空间飞行器、中程导弹的主要运载工具[4]。最初出于提高初速的目的,但随着对它研究的深入,发现它具有许多优良的综合性能。9912
LPG具有重大军事价值,美国、英国、法国、德国、俄罗斯、日本等都对其进行了研究,其中美国研究发展得最快。美国首先于四十年代在12.7mm口径武器上分三种方案研究了LPG结构,即外部动力喷射式LPG、整装式LPG和再生喷射式LPG。外部动力喷射式方案,是将喷射活塞、贮液室与火炮身管分置,利用外加动力或火炮本身燃烧室的压力将液体发射药喷射到燃烧室。但该方案对实际应用中喷射能量要求过大,喷射结构复杂,已被放弃。
五优尔十年代的研究重点是整装式液体发射药火炮(BLPG)。1978年以后,以再生式方案为重点的液体发射药火炮技术得到了快速发展。RLPG和BLPG相比虽然结构复杂,但它易于控制内弹道过程,从而具有较好的内弹道性能。在最近的二十多年中,美国、德国和英国等都以RLPG研究为主,取得了突破性的进展。1978~1987年间,美国通用电气公司(GE)利用OTTO-II、LP1845和 LP1846等单元液体药,在25mm、30mm和105mm等口径的RLPG上,利用多种再生喷射方案,成功地进行了大量的射击试验研究[5]。
英国从上世纪五十年开始研究LPG,设计和发展了多种实验装置,主要进行小规模的基础预研。德国从上世纪七十年代也开始了RLPG的研究,但是有关研究情况的报告比较少。俄国的LPG研究起步比较晚,由于经费不足而于八十年代末停止研究,据称他们没有发现严重的压力振荡。德国目前研究的重点是RLPG的压力振荡问题,研究得比较细致和深入,他们在不同口径火炮上对不同的发射药、不同的点火和喷嘴等进行了大量对比试验。
1983年美国完成了105mm再生式液体发射药火炮的实验,获得的炮口速度为810m/s,其装药与弹重比为0.28。这些探索实验研究的重大成功之处在与弹道控制水平大幅度提高,膛压和初速的再现性很好。到了90年代,美国AFAS计划选用液体发射药火炮作为主方案,使研究再生式液体炮达到顶点。1992年研制出新样炮,接着在陆军尤马实验场对AFAS的155mm样炮进行了射击实验,发射M549AI式标准弹,初速达到998m/s,最大射程为44.4km。而美国陆军目前使用的155mmSPG发射同样弹丸的射程为30km。我们可以明显看出,RLPG性能远远超过了SPG的性能指标。但是1994年5月,该炮在马尔它基地的实验中发生了膛炸事故,经过调查研究,认为RLPG技术尚未成熟,需要进一步改进,为了AFAS计划顺利完成,逼迫放弃RLPG。但争议各方均认为RLPG技术有较高的性能。
在贮液室和燃烧室的压力振荡研究方面,研究结果表明[6 ],压力振荡是造成再生式液体炮(RLGP) 内弹道过程失控、发生回火的重要原因。国内外RLPG 实验研究显示,产生压力振荡的主要原因可能为:液体发射药的微爆燃烧;再生喷射机构的机械振动;液体发射药的可压缩性、贮液室中存有气泡或液体发射药中溶有气体;贮液室与燃烧室的声学振荡;后期喷孔内的不稳定流动等等[7]。针对以上原因各研究单位采取了许多措施,其中有效方法之一就是给贮液室内液体药加预压。由于给贮液室中液体加预压的机构复杂其控制较难,从试验结果看,并没有真正消除或控制住贮液室的压力振荡。压力振荡成了RLPG 内弹道研究的重点也是难点,它甚至影响了RLPG 的工程应用进程。
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