随行装药的发展概况为了使火炮的内弹道性能更加优越,世界各国兵器学家都致力于提高弹丸初速。由弹丸运动方程可知,炮膛截面积S、弹底压力Pd、弹丸质量m、考虑摩擦次要功的阻力系数φ1是影响炮口初速的主要因素。在常规装药技术中,通过燃烧产生高温高压燃气推动弹丸加速运动的发射装药并不跟随弹丸一起运动,它分散在整个弹后空间,这使得实际上弹后空间最大压力点并不是出现在弹底,影响了弹丸速度的提高。为此,随行装药成为提高弹丸初速的一个重要研究方向。随行装药技术是在弹丸底部携带有一定量的火药,并使之随弹丸一起运动,从而解决了弹底压力相比于膛底压力较低的问题,提高了炮口速度。79514

第二次世界大战前期,德国人首先在“冲量火炮”中使用了所谓的新型装药技术,也就是后来的随行装药技术。20世纪50年代,美国阿伯丁靶场进行了这方面的研究,首先解决了随行装药中均质火药高燃速问题,但随行装药与主装药的不匹配带来了一系列新的问题,研究被迫中断。同一时期,北约也进行了相关的研究,但由于效果不理想,研究也被迫中断。20世纪60年代,美国装甲研究基地等机构将随行装药技术应用于某种轻质高初速弹丸上,

将最大压力控制在520MPa以下,在质量为100g、直径为40mm的弹丸上附加随行210g

的片状火药,初速达到了2360m/s,明显高于同时期的其它类型装药。Gough[2]等人对火药燃烧机理和燃烧模型建立的进行了探讨,研究了随行装药的两相流模型和数值计算方法,但相比与经典内弹道模型,仍然很不完善。美国陆军弹道研究所完善了燃烧诊断机制,编写了计算机代码,开展了均质高燃速火药(VHBR)的研究[3],从而使得随行装药的点火延迟时间得到一定的控制。日本也对随行装药进行了一定研究,并取得了一些成果,在压力不变的情况下,20mm火炮的初速提高了将近一半,105mm火炮也提高到当时火炮研究者所期待的百分之八左右。20世纪80年代,美国陆军弹道研究所通过整理以往随行装药火炮的试验数据发现,具有高燃速特性的硼氢化物复合火药很适合于做为随行装药。尽管Baer和May认为使用随行装药的火炮初速很难达到2000m/s以上,但是随着液体发射药装药技术研究的进步,火炮初速很快突破2000m/s的关卡。美国的Mandzy和Poste等人将LP1845发射药作为随行装药火药,在外环式喷射结构的再生式液体发射药火炮的的实验中,利用压力的“平台效应”,将52。4g的弹丸成功加速到3103m/s,但是其安全问题很难得到保障,多次发生膛炸事故,这显然也不是我们所希望看到的。20世纪90年代,法德弹道研究所的MichelS等人[4]发现多孔硝铵火药在爆轰过程中有一个稳态的爆燃阶段,并将其运用于随行装药,在30mm的弹道炮实验中,发现火炮初速有大幅度提高,但依然面临膛压过高问题,不过在安全性能上已有提升。论文网

国内早在20世纪70年代就进行了随行装药技术方面的研究,选择多孔薄柱形火药作为随行装药,通过弹道枪试验,发现采用随行装药技术后,炮口初速确实有较大提升。“八五”期间,国内学者在高膛压滑膛炮上进行了固体随行装药技术的研究,并取得一定进展。2011年,陆欣等人[5]对液体随行装药进行了相关的研究。

1。2。2 模块装药的发展概况

模块装药可以通过调整模块数来满足不同的射程范围,而且具有可燃药筒发射后不留残渣的特点,有利于自动装载。相比于传统的布袋式装药具有巨大的优越性,因此,在过去几十年中,模块装药深受世界各国青睐,其中美国、欧洲和南非等国都为此投入了大量资金。20世纪60年代,美国进行了155mm加榴炮制式发射装药的定型工作,但是由于装填速度慢,射速较低,膛内易产生压力波等缺点,美国军方对现有发射药并不满意。1963年,德、意、英、美、法签署了“四国弹道协议”草案,在保证外弹道参数变化不大的条件下,开始研制新型155mm火炮及装药系统。20世界70年代,美军为了维持自身在火炮火力方面的压制性,实施榴炮改良计划(HIP),设想用可燃药筒和模块装药技术替换现有装药技术。20世纪80年代末,德、意、英、美、法五国在原来“四国弹道协议”的基础上签署了《弹道谅解备忘录》,决定研制新的统一标准的全等式模块装药作为大口径火炮的装药。1984年,为了确保在下一代自行火炮服役前,仍能对苏联火炮形成优势,美国陆军决定将榴炮延寿计划(HELP)及榴炮改良计划(HIP)合并,改进后的M109A6式火炮由于使用模块装药,装填速度得到极大提高,在不到一分钟的时间内就能完成一枚火炮的发射。20世纪90年代,美国、南非相继进行了六单元的全等式单元装药研究,美国XM230模块装药进行了自动装填试验,但性能不稳定,底火盖脱落率达5%,达不到美军安全性要求。20世纪90年代中期,由于全等式模块装药技术难度大,德、意、英、美、法五国转而研制不等式模块装药。1990年美国阿姆泰克军械公司与新西泽州皮卡汀尼兵工厂[6]联合研制了155mm可燃容器全等式模块发射装药,并生产了大约2200个用于试验。1995年,为了保证模块装药具有低易损性能、燃烧不留残渣的特性且弹丸落点一致性好,德、意、英、美、法开始研制新的模块装药系统,将原来的六单元中的1~2号单元放在同一模块中,3~6号单元放在同一模块中,并保证两个模块的体积相同。法国火炸药公司研制出的模块装药中心装有40g黑火药的带孔可燃管,标准装药装有54根130mm的19孔双基管状药。美国陆军装备研究发展和工程中心(ARDEC)也研制出类似结构的开槽棒状药可燃药筒模块装药,不同的是单元装药中主装七孔粒状发射药,而英国则提出了一种改进方案,将原来的1~2号单元的火药换成新的速燃发射药。英国皇家军械公司研制出用于AS90式155mm火炮的模块装药系统,该装药同时符合北约规定的低易损性,参数如表1。1。

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