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1、新概念武器发射技术 随行装药发射技术 1 随行装药发射技术 随行装药技术是一种将一部分发射药装于弹底使其随弹丸一起运动并在弹丸出炮口前燃烧完毕的装药技术 2 随行装药发射技术 随行装药效应 常规装药火炮弹后压力分布 发射装药与弹丸分离 膛底和弹底之间形成抛物线形式的压力分布 推动弹丸的弹底压力仅是膛底压力的70 80 火药气体与未燃完的固体火药追随着弹丸沿膛内流动 火药释放的能量还用于加速弹后空间的火药气体弹丸的炮口速度越高 膛底与弹底之间的压力差越大 气体和装药运动所消耗的能量也就越大 3 随行装药发射技术 随行装药效应 随行装药火炮弹后压力分布 弹丸底部具有很高的气体生成速率 降低了膛底与
2、弹底之间的压力梯度 在弹丸底部形成较高的 近似恒定的压力局部高速固体火药燃烧生成的火药气体 在气固交界面上形成很大的推力 该推力与弹丸底部附近的气体压力相结合 导致对弹丸作功能力的增加 4 随行装药发射技术 随行装药的类型固体随行装药液体随行装药固 液混合随行装药 5 随行装药发射技术 随行装药的类型固体随行装药 固体随行装药是指组成随行装药结构的主装药和随行装药均采用固体火药 作为随行装药的固体火药一般都采用气体生成速率较高的火药 采用随行技术将火药固定于弹丸的尾部 使其随弹丸一起运动 6 随行装药发射技术 随行装药的类型液体随行装药 液体随行装药是指组成随行装药结构的主装药和随行装药均是液
3、体火药 作为随行装药的液体火药一般是装在位于弹丸尾部的容器内 7 随行装药发射技术 随行装药的类型固 液混合随行装药 固 液混合随行装药是指随行装药结构的上装药是固体火药 随行装药是液体火药 它充分利用了固体火药燃烧稳定可靠和液体火药便于携带的优点 这是目前研究较为广泛的一种随行装药方案 8 随行装药发射技术 随行装药的内弹道过程 典型随行装药结构示意图 火炮击针撞击药筒底火 底火火帽着火 使底火中的点火药燃烧 并进一步点燃传火管内点火药 当传火管内的压力大于传火管的破孔压力时 高温 高压的火药气体夹杂着一些炽热的固体粒子从传火孔中喷射出来 加热主装药火药 当火药的表面温度达到着火温度时 靠近
4、点火源的药粒开始燃烧 火药气体和点火药气体混合 逐次而又迅速地点燃整个主装药床 9 随行装药发射技术 随行装药的内弹道过程 典型随行装药结构示意图 弹后高温 高压气体推动弹丸开始向前运动 弹丸弹带逐渐挤进炮膛膛线 前进阻力不断增加 在弹带全部挤进时 阻力达到最大值 随着火药继续燃烧 不断产生具有很大作功能力的高温 高压气体 使弹丸运动速度不断增加 弹后空间加大 弹后压力将在某一时刻出现峰值 随后气体压力开始下降 10 随行装药发射技术 随行装药的内弹道过程 典型随行装药结构示意图 随行装药火药紧随弹丸一起向前运动当膛内气体压力达到一定程度时 点火延迟装置的破膜压力 火药气体冲破点火延迟装置 点
5、燃随行装药随行装药火药燃烧生成的气体不断加入弹后空间 弥补弹丸加速运动形成的弹后压力降当全部火药燃完以后 火药气体将膨胀作功 一直到整个弹丸飞出炮口 11 随行装药发射技术 随行装药的内弹道过程与普通装药内弹道过程的区别 膛内火药气体有两部分 一部分是主装药燃烧释放出的火药气体 它可以认为是充满整个弹后空间的 另一部分是随行火药燃烧产生的火药气体 它是由弹丸的尾部加入到弹后空间的 随行火药与弹丸作为一个整体而运动 属于一个变质量的运动问题 且推力来自于主装药火药气体和随行装药燃烧释放的火药气体 典型随行装药结构示意图 12 随行装药发射技术 随行装药关键技术随行技术点火延迟时间控制技术高燃速火
6、药技术 13 随行装药发射技术 随行装药关键技术随行技术 1 粘结随行技术粘结随行技术是利用粘结剂将随行火药粘结在弹丸的尾部 它包括了粘结剂的选择和粘结方式 选择该技术首先必须保证随行火药在很大的动载荷下能随弹丸一起运动 并在随行火药燃烧以后仍能保持与弹丸可靠的粘结 14 随行装药发射技术 随行装药关键技术随行技术 2 包容式携带技术包容式携带技术指将随行火药装填在位于弹丸尾部的腔体内 又称包容药室 技术关键是要解决包容药室强度设计与所带来的弹丸消极质量的矛盾 在保证弹丸有效质量的条件下 包容药室随弹丸一起运动 相当于增加了弹丸的消极质量 它将额外地消耗火药气体的能量 因此过重的包容药室将消耗
7、掉随行装药技术带来的增速效果 同时 包容药室的设计还必须考虑强度 保证包容药室能够承受随行火药燃烧产生的高压 在膛内不破裂 15 随行装药发射技术 随行装药关键技术点火延迟时间控制技术 控制随行装药火药的点火延迟时间是进一步提高随行装药效果的重要技术 方法主要是采用阻燃包覆火药技术 如何针对不同的随行方案 合理 有效地控制随行装药火药的点火时间 是目前仍须研究的一个课题 16 随行装药发射技术 随行装药关键技术点火延迟时间控制技术 利用点火延迟技术 使随行装药在最大压力点以后开始燃烧 这样即可以降低由于弹丸运动速度加快而形成的较高的弹后压力梯度 又可以通过随行装药火药较高的气体生成速率弥补主装
8、药气体生成速率的下降 使膛内压力下降的趋势变缓 形成所谓的 平台效应 增加火药气体对弹丸的有效作功能力 17 随行装药发射技术 随行装药关键技术点火延迟时间控制技术 理想的随行装药火药点燃时间应在膛内最大压力之后 主装药燃完之前 过早点火 有可能形成过高的膛内最大压力 造成射击安全性方面的问题过迟点火 会使随行装药火药在膛内燃烧不完全 降低了火药的利用效率 增大弹丸初速的散布 失去了随行的效果 同时 会形成双峰之间过低的谷 增加了膛内的压力波动 给火炮射击的安全性带来影响 18 随行装药发射技术 随行装药关键技术高燃速火药技术 作为一种理想的随行装药方案是在弹丸底部粘结端面燃烧的圆柱形火药 在
9、采用了点火延迟时间控制技术以后 为保证随行装药火药在膛内燃完 通常需要随行装药火药的燃速是目前制式火药燃速的100 200倍 目前 高燃速火药的主要方案是采用硼氢复合火药 它是一种以硼氢基为主要成分 包含了氧化剂 粘结剂的高燃速混合火药 燃速最高可达500m s 其燃速特性特别适合用做随行装药火药 19 随行装药发射技术 评价 随行装药技术是一种能有效提高火炮弹丸初速的装药技术 它可以在与常规装药技术相同的装药与弹丸质量比的条件下 大幅度提高火炮的内弹道效率 从而获得较高的炮口速度 随行装药技术的发射系统与现有的火炮相容 它仅仅改变装药结构的形式 就能达到改善火炮的内弹道性能和提高弹丸初速的目
10、的 20 其它相似原理的发射技术 21 相似原理的发射技术 差动随行装药 近年来 以火炮作为发射平台的智能弹药发展迅速 为实现火炮远程和超远程精确打击 火炮采用随行装药发射智能弹药是一种有效的技术途径 随行装药提高了弹丸初速 但也造成弹底最大压力明显增大 增加了射弹的过载 这对于火炮发射智能弹药是不允许的 22 相似原理的发射技术 差动随行装药 23 相似原理的发射技术 差动随行装药 充分必要条件 24 相似原理的发射技术 差动随行装药评价 差动随行装药是在现有随行装药技术和液体发射药火炮再生式发射技术基础上 提出的一种基于差动原理的新型随行装药方案 该方案不仅能有效控制射弹过载 还能大幅提高
11、射弹的初速 从而增大火炮的射程 25 相似原理的发射技术 双药室装药结构 26 相似原理的发射技术 双药室装药结构评价 优点 不考虑粘接问题 可靠随行 无附加质量 无点火延时问题 不要求高燃速火药 缺点 改变身管结构 对身管后坐复进会产生影响 27 相似原理的发射技术 串联多药室 28 相似原理的发射技术 串联多药室评价 串联多药室发射技术实际上是随行装药的一种 它与普通随行装药的区别在于随行药和主装药间用活塞分开 串联多药室不完全等同于随行装药技术 随行装药技术的难点在于高燃速火药的研制和能否可靠随行 串联多药室则是以相当成熟的固体发射药为基础 串联多药室技术也不同于辅助装药技术 辅助药室必
12、须改变身管结构 而且对身管后坐复进会产生影响 29 相似原理的发射技术 串联多药室评价 火炮结构变动不大 对于坦克炮来说可以降低整个坦克系统的研制费用 主药室 副药室膛压较低 有利于火炮的发射安全性 副药室可以起到压力接力作用 达到提高弹丸初速的目的 30 相似原理的发射技术 新型双级装药二次发射技术 31 相似原理的发射技术 新型双级装药二次发射技术评价 一级装药燃烧释放的火药气体推动的是一个前 后弹丸和二级装药的联合体 这个联合体在加速后的某个位置开始分离 最终成为各自独立的前弹丸和后弹丸 前 后弹丸脱离后 分别受两级装药在膛内不同时间 不同位置燃烧释放的火药气体压力作用 因此 其弹后压力分布与常规装药不同 32 相似原理的发射技术 新型双级装药二次发射技术评价 与辅助药室提高初速技术相比 后者在实现连续自动装填等方面存在较大困难 本技术则可以像常规弹药一样方便地实现自动循环射击 避免了药室装药与连续装填之间的矛盾 与固体随行装药技术相比 降低和避免了某些难点技术要求 例如高燃速火药的燃烧稳定性 随行药柱携带可靠的问题等 33
