后来,Shambelan等人在不改变药室容积的前提条件下,设置四种不同的药室边界形状,有球形边界,还有三种不同结构长度的圆柱体,研究探讨不同边界形状对内弹道过程的影响,但最后测试所得结果并不令人满意。1978年至1983年这五年内,McBratney和Knapton等人[26,27]发现:在液体炮的膛底放置锥形部件可以很好地降低膛压。在1979年,Rheinmetall则是通过改变药室边界结构和放置在膛底的部件,得出:改变药室的边界形状对最大腔压的改变量范围很大,改变点火位置也同样可以达到这样的效果。总之在80年代之前,科学家们对整装式液体发射药的燃烧推进原理基本上熟悉掌握了差不多了,但是还是那个问题如何控制燃烧稳定性,还需很大的努力。
1990年之后,Knapton J D [28]指出整装式液体发射火炮所面临的最为核心且关键的问题,就是如何控制整装式液体发射药在燃烧室内的燃烧稳定性。Talley[21,22]根据这一问题提出将燃烧室设置成阶梯渐扩型,希望利用边界条件结构尺寸等等来约束燃烧过程,提高燃烧的稳定性。他的研究成果和Owczarczak[29,30]研究结果指出,使用阶梯渐扩型边界的充液室可以有利于燃烧的稳定。而且他们还提出,燃烧室内存在的压力不稳定的根本原因是由于气液交界面存在波动,采用阶梯渐扩边界可以增加径向的运动,增加径向的燃烧速度,减短气液交界面到达燃烧室壁面的时间,也能够减少气液界面波动。
除此以外,Rosenberger等人为控制内弹道过程,抑制Helmholtz不稳定效应,控制燃烧稳定性,还提出组合多个药室的方法。
集总参数内弹道模型是由美国的Comer[15]、Burnett[31]等人发展的,可以算是最原始的整装式液体炮的内弹道模型。从20世纪的60年代和70年代开始,国外的科学家们又发展了一些新的内弹道模型,零维、一维和二维模型。
上面提到的零维模型(Edelanm[32] 1974,Bumett[31] 1976);—维模型(Edelamn[33] 1976);两维轴对称模型(Edelamn,Phillips,& Wang[34] 1983 )。
在零维模型中,假设有规则的泰勒空腔形状,且为圆柱形,气穴的前部为半球形。前两种模型都以唯象模型为基础建立的,通过改变修整计算时所取的参数大小,能够实现计算所得的压力时间图像与实验结果相符合。零维模型中,可以在实验中测量出燃烧室内的平均压力和弹丸速度的变化,进行理论与实际结果的对比。
之后,Edelman[32]逐步开发了一维模型,一维模型主要介绍液体中Taylor空腔的形成及发展的过程。根据一维两相流模型,可以得到压力、温度、速度等参数的分布状况以及这些参数随时间的变化情况,得到它们对应时间点的轴向扩展速度,对比分析。
就现在来说,二维模型使用的更多。Edelman等[34]发展二维轴对称模型,想要模拟整装式液体发射火炮中的射流扩展以及在此过程中存在的不稳定。这个模型模拟出的Taylor空腔以及模拟所得的膛压曲线和实验曲线一致性较好。可是,七十年代整装式液体炮的研究中断,导致二维轴对称模型的研究和发展工作也随之停止。除此之外,要提到Kuo K K[35-36]、DeSpirito[4]等等为首的外国科学家,这些人提出:高压的点火燃气射流通过喷嘴高速射入液体火药,在气液交界面上形成向一个方向滚动的滚动波,在幅度超过一定范围的时候,液体药就会被卷吸到Taylor气穴中,在气穴中迅速反应燃烧。
之后,学者们发现多级渐扩药室能够很好的减小整装式液体药燃烧的第二压力峰值,而且在模拟时通过改变渐扩结构的长径比来控制压力的变化,控制液体燃料燃烧稳定性。在多级渐扩型药室结构的基础上,Talley[22]、Owczarczak和Geise提出在第一级中插入塑料来减小压力的波动。论文网