在液体发射药喷射雾化领域的研究方面,德国专家的研究工作做得比较深入,他们利用高速摄影和X光射线技术获得酒精、煤油等工质的单喷孔射流形态及内部结构。我国的金志明、栗保明和张旭翔等也对不同喷嘴的雾化特性进行了理论和实验研究。利用高速阴影成像技术获得了射流破碎雾化过程中的许多重要规律,并实测出喷嘴流量系数,研究了环形射流的二次扩散、蒸发雾化和射流失稳等特性。
在液体发射药液滴的燃烧特性研究方面,美国普林斯顿大学的Law CK教授,密西根大学的Faeth GM教授和陆军弹道所的Beyer RA研究员等人,从八十年代中期开始研究HAN基液体发射药液滴的燃烧特性,他们利用抛滴装置研究LP1845液滴在常压下的燃烧特性[7],用挂滴装置研究LP1845和LP1846液滴在高压下的燃烧特性。
在内弹道理论模型方面,Coffee TP,Pangan等人早期开发的经典内弹道零文模型,能够较为准确地模拟RLPG的总体性能。虽然零文模型不能详细地描述RLPG的内弹道过程中各种复杂的现象,但经过不断发展,零文模型仍然是一种研究RLPG的内弹道循环过程简单而实用的模型。Wren GP,Gough PS和Coffee TP等人提出了一文模型,在此类模型中,可以研究喷射结构与扩散角对弹道的影响。Schaffers P,Steffens U等人首先将两相流理论应用于RLPG的内弹道的模拟研究中。Shields J,Coffee TP等人发展了多文多相流内弹道模型,此模型深入研究液体药的燃烧机理,特别是有助于分析在初始阶段液体药积累过程中,引起压力振荡和压力急剧上升的原因。
而液体发射药方面的发展,自第二次世界大战以来,液体发射药(LP)在火炮中的应用研究已有60多年的历史。五十年代开始,寻找液体药的重点放在火药力较高的指标上,而对液体发射药的综合性能考虑较少。研究人员最早研究的是传统整装式单元液体发射药(ULP),采用的单元发射药主要有硝基甲烷、OTTO-II、肼与硝酸肼及水的混合物等。这些单元发射药在整装式条件下燃烧的随机性很大,弹道参数测试的重复性很差,因此不得不放弃整装式单元发射药的研究。50年代中期开始,利用液体火箭燃料进行了自燃双元发射药(BLP)的研究。由于发射药定量同步注入和点火燃烧非常难以控制,不得不将它列入淘汰之列。优尔十年代开始又进行大量的非自燃双元发射药的研究,曾用过煤油-硝酸,烷烃-过氧化氢等进行过枪炮实验[8]。虽然非自燃双元发射药有着独特的优点,在实际中也积累了大量的数据,但由于弹道性能稳定性较差,所以离实用化阶段相差甚远。
从70年代开始,硝酸羟胺(HAN)基液体发射药迅速发展。后来经过美国弹道所(BRL)的改进,发现HAN和三乙醇胺硝酸盐(TEAN)的水溶性单元发射药有着优良的特性,在此基础上美国弹道研究实验室研制了以羟基硝酸铵为基的LP系列单元燃料。其中LP1846性能最好,该单元发射药是由HAN 60.2%,TEAN 19.8%,水20.0%和微量添加剂组成。它的优良性能促使研究人员对其进行了广泛而深入的研究。
液体发射药最终应用于武器系统,因此,液体发射药的发展总是与武器的发展密切相关。50至60年代用双元发射药以整装式在76mm、83.3mm试验炮上进行实验。70年代中期起,再生式液体炮的发明及HAN基液体发射药的采用,使得液体发射药研究进程明显加快。对液体发射药及其组分的合成,物理化学特性、火药化学,液体发射药喷射及雾化燃烧理论与实验,再生式火炮内弹道理论与实验展开了广泛的研究。
在液体发射药发展的进程中,西方主要国家美国、英国、法国和德国等国家研究的侧重点有所不同,经历的过程也有一些差异。
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