近年来,高低压室发射系统被广泛应用。和常规发射系统不同,这种发射系统的装药结构有高、低压两个发射药室,它利用发射药在高压下燃烧、低压下膨胀做功的发射原理进行发射,以满足战术使用上的要求。
2.2 高低压发射原理与假设
旋转抛射装置中的高低压发射系统在发射过程中,存在高压室向低压室气体流动现象,其内弹道过程类似于无后坐炮。高低压发射原理非常适合于那种小装药量、膛压和初速均比较低的发射武器,如步兵使用的榴弹发射器等。对于某些火箭和导弹的发射,要求发射过程中产生的过载不宜太大,因此,也常常采用高低压发射方式。尤其对无控火箭,可以提高火箭弹的离轨速度,从而能明显地改善其射弹散布,提高射击精度。然而,在小装药量和低膛压的条件下,难以保证点火的一致性和火药的稳定燃烧,造成内弹道性能不稳定,使初速分散,影响到射击精度。高低压发射原理是火药在高压室内燃烧,形成一个使火药稳定燃烧的压力环境。达到一定压力后通过传气孔,燃气从高压室流向低压室,然后再推动弹丸在发射管中运动。这样火药在高压室中既能保证充分燃烧,使内弹道性能稳定,又能满足在低压室中的压力不太高,可以减轻发射管的质量,有效地提高弹丸的装填系数。
旋转抛射装置中的高低压发射系统的内膛结构有两种形式:一种是高压室和低压室串联配置,低压室在前与发射管相连接,高压室在后与低压室串联着;另一种是高压室和低压室同轴并联配置,如图2–1所示。高压室在炮膛的中心位置,燃气沿径向流入低压室,结构也比较紧凑。
1—身管 ; 2—火药装药 ; 3——高压室 ; 4—低压室
图2–1 并联式高低压发射系统结构示意图
根据高低压发射特点提出以下假定:
(1)假设在高压室的喷口处,流动满足临界状态,即
其质量流量如式2–2所示,即 (2-2)
质量流量仅与高压室压力 有关,而与低压室压力 无关。
参考文献【12】建议采用厚壁小孔流量公式,即
(2-3)
式中,流量系数 ,对于1.5~2mm的厚壁小-孔, 。
(2)火药服从几何燃烧定律,形状函数采用二项式。
(3)燃速采用指数燃速公式,即
(2-4)
(4)火药始终留在高压室内燃烧,不进入低压室。
(5)内弹道过程分为三个阶段:
①喷口未打开前,火药处于定容燃烧状态;
②喷口打开后到弹丸启动,燃气由高压室流向低压室,室内压力逐渐上升,但未膨胀做功;
③弹丸启动到弹丸射出炮口。高压室内火药继续燃烧直到火药燃烧结束,燃气不断地流入低压室并膨胀做功,推动弹丸运动,直到弹丸离开炮口。
2.3 基本方程
1、 喷口打开前
高压室处在密闭条件下燃烧,相当于密闭爆发器方程,即
(2-5)
式中, 为高压室压力; 为高压室容积。
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