亚音速枪弹气动外形设计与分析(4)

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波动阻力当弹丸与空气之间的相对运动速度v大小音速c时，优惠增加一种波动阻力或者称为激波阻力[6-8]。通过改变亚音速枪弹外形来减小空气阻力，可达到延缓枪弹飞行速度衰减、提高有效射程[9-11]。通常，0℃时，干燥空气中的音速为331m/s，亚音速指的是枪弹的速度低于331m/s。为防止暴露射手位置和射击行为，需要消除射击和弹头飞行的噪音。亚音速枪弹在空气运动的部分是弹丸（弹头）。

弹丸一般分为三部分：弹头部、圆柱部、弹尾部。亚音速枪弹受到的空气阻力主要是摩擦阻力和涡流阻力。其中，摩擦阻力占35%---40%，而涡流阻力（底阻）占60%---65%，基本无波动阻力[12-14]。在亚音速枪弹外形设计上，主要考虑的是涡流阻力和摩擦阻力，所以不需要考虑波动阻力的影响[2]。超音速枪弹在空气中飞行时，与空气摩擦会产生啸音，容易暴露射击方向等。为此，出现了一种专门的微声武器。如果弹头以超音速飞行，消声器的效果是很有限的，所以微声武器应使用亚音速枪弹。

2．2弹丸外形初步分析

在弹丸总体设计，确定合理的弹丸质量，考虑弹丸的作用效果和弹道性能。亚音速枪弹在空气运动的部分是弹丸（弹头）。弹丸一般分为三部分：弹头部、圆柱部、弹尾部。而针对亚音速枪弹气动外形设计，弹丸弧形部的母线形状尤为重要。弧形（弹头）部尺寸和形状对正面空气阻力影响较大。从空气阻力角度来看，对于飞行稳定的弹丸，弧形（弹头）部长度越长，弹丸形状越尖锐，其阻力值就越小。但是，又要不免因此而导致圆柱部与弹头（弧形）部的不平滑联接，导致产生额外的涡流，反而增加飞行阻力。值得注意的是，弹尖稍钝对于形成环流和防止附面层分离较为有利。所以在这个方面，需要通过模拟仿真，通过可靠的是试验数据分析来找到最佳弧形部的母线形状。从正面的空气阻力来看。减少圆柱部是有利的。在枪弹弹头的圆柱部辊紧口沟是为了在药筒联接时，便于用紧口的方法来提高拔弹力，采用斜形沟，它的外形有利于减少飞行阻力。为了减少底部涡流阻力，弹尾做成流线形较为理想，但其工艺性差，所以为了减少它在低速区的空气阻力，弹尾部通常采用截头锥形尾部（船尾形）较好。最佳尾锥角在6度到9度范围内变化[4，5]。在保证附面层不分离的条件下，尾锥部愈长，弹底面愈小，底阻愈小。在最佳尾锥角时尾锥部长约0.5d左右为宜。如过长，附面层可能在弹底前分离，并且各发分离点不一致，造成阻力的变化使密度度变坏。由于只是对气动外形做分析，所以不需要考虑特别考虑其加工工艺问题。

3初定几种亚音速枪弹弹头外形方案

3．1外形参数简述

由上面对亚音速枪弹与空气阻力之间的关系及初步分析，可以初步制定几种亚音速枪弹弹头外形设计方案。首先，将亚音速枪弹直径定为7.62mm,弹全长定为26.8mm，取弧形部水平长度16.6mm，并弧形部采用双圆弧母线加一条水平直线设计，其中双圆弧母线水平长度为15.95mm，直线母线长度为0.65mm，在弧线部，此部分研究改变亚音速弹头弹尖部分的锐钝程度，即改变弹头弹尖的圆弧母线的半径，来测试亚音速弹头弹尖部分锐钝程度对空气阻力大小的影响。选择亚音速枪弹弹头弹尖部分圆弧母线的两种半径，即1.2mm、2mm。其对应的另圆弧母线半径分别为42.36mm、53.265mm。然后关于弹头圆柱部有一定微小的锥度，在弹头圆柱部的初始直径为7.87mm，弹头圆柱部的末端位置为7.92mm。然后弹头尾部采用直接倒角的形式，倒角半径取1mm，总长度lt=2.68mm。如果弹尾部采用截头锥形尾部，那么圆柱部就采用上述尺寸。并研究和分析截头锥形尾锥角的变化，对弹头的空气阻力大小的影响。并初步定两种尾锥角分别为9o、15o。在尾锥部末端需要倒角，取半径为0.5mm。