火炮設(shè)計(jì)-炮口氣流現(xiàn)象與炮口制退器設(shè)計(jì).ppt

火炮設(shè)計(jì)理論南京理工大學(xué)火炮教研室3.7炮口氣流現(xiàn)象與炮口制退器設(shè)計(jì)1炮口氣流現(xiàn)象在火炮射擊的后效期，高溫高壓的火藥氣體從炮口高速流出，炮口周圍出現(xiàn)各種復(fù)雜的物理現(xiàn)象，由此生產(chǎn)一系列效應(yīng)，諸如：（1）氣體作用在炮口裝置上產(chǎn)生作用力；（2）氣體作用于彈丸繼續(xù)加速；（3）在炮口附近形成復(fù)雜的激波，并在遠(yuǎn)場也產(chǎn)生沖擊波和噪聲；（4）在炮口產(chǎn)生炮口焰等等。其中有些現(xiàn)象是十分有害的，必須對它們產(chǎn)生的機(jī)理及行為做深入的研究，并研究對這些危害現(xiàn)象進(jìn)行控制的手段。3.7炮口氣流現(xiàn)象與炮口制退器設(shè)計(jì)1.1炮口氣流流出的一般概念在火炮射擊過程中，在炮口周圍會形成隨時(shí)間變化的兩個(gè)流場，即初始流場和火藥氣體流場。彈丸在膛內(nèi)受到后面火藥氣體的壓力而加速運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，本身也推動(dòng)前方的空氣及少量火藥氣體的漏氣，從而在彈丸前方形成激波。此激波出炮口后膨脹為一個(gè)球形沖擊波，此球形沖擊波稱為初始沖擊波。初始沖擊波的強(qiáng)度主要取決于彈丸初速v0的大小，v0越高，彈前激波及初始沖擊波就越強(qiáng)。跟在初始沖擊波后面的是由壓縮空氣及火藥氣體漏氣組成的超音速射流，稱為初始射流。彈丸出炮口時(shí)，由于高壓火藥氣體的猛烈噴射，初始射流被吞沒。初始沖擊波的存在對后面的火藥氣體流場性質(zhì)產(chǎn)生較大的影響。彈丸出炮口后，由于高壓火藥氣體高速噴出，在炮口周圍會產(chǎn)生一個(gè)不斷向外傳播的炮口沖擊波和一個(gè)相對來說穩(wěn)定在炮口的超音速射流結(jié)構(gòu)。炮口沖擊波的強(qiáng)度遠(yuǎn)高于初始沖擊波。當(dāng)炮口安裝有各類炮口裝置時(shí)，炮口流場也將隨之發(fā)生變化。炮口沖擊波是一個(gè)對炮手和裝備有害的效應(yīng)。1.2炮口沖擊波彈丸剛出炮口時(shí),高溫、高壓的火藥氣體首先從錐形的彈尾部周圍溢出，向側(cè)方劇烈膨脹，速度高達(dá)15002000m/s。然后，火藥氣體向前包圍彈丸，并推動(dòng)炮口附近的已被初始流場擾動(dòng)過的空氣，形成第二個(gè)沖擊波，即炮口沖擊波。炮口沖擊波的強(qiáng)度遠(yuǎn)高于初始沖擊波，它有下述幾個(gè)主要特點(diǎn)。1）炮口沖擊波由火炮氣體連續(xù)地、但卻是有限地補(bǔ)充能量。2）炮口沖擊波近似為一個(gè)球形沖擊波，其球心是運(yùn)動(dòng)的。3）炮口沖擊波具有明顯的方向性，是一個(gè)各向異性的非均勻沖擊波。4）炮口沖擊波前方嵌以另一個(gè)冠狀沖擊波，組成了復(fù)雜的相交波系。當(dāng)炮口帶有炮口制退器時(shí)，中央彈孔及各側(cè)孔分別形成獨(dú)立的氣體射流和沖擊波。這些射流與沖擊波的特性與單一氣流相類似。這些沖擊波在空間合成的結(jié)果即為最終的炮口沖擊波場。炮口沖擊波是一個(gè)對炮手和裝備有害的效應(yīng)，對炮口沖擊波的分析計(jì)算方法分為數(shù)值計(jì)算方法和工程計(jì)算方法。炮口沖擊波的數(shù)值計(jì)算方法利用氣體動(dòng)力學(xué)理論及數(shù)值計(jì)算方法編程計(jì)算。炮口沖擊波的工程計(jì)算方法則在一定假設(shè)條件下對炮口