膛口制退器對后效期膛內(nèi)壓力的影響分析

梁東晨，高建良，王明琨，劉國棟，王 江

（1.95874部隊，江蘇 南京 210022；2.66173部隊，山西 大同 037000）

0 引言

當彈丸飛出膛口后，內(nèi)彈道過程即已結束，但為了確定彈丸飛出膛口后火藥氣體對武器身管的影響，還必須研究后效期膛內(nèi)壓力的變化規(guī)律。膛內(nèi)高壓的火藥氣體從膛口流出后，會產(chǎn)生兩個作用：一是火藥氣體會使后坐部分向后運動，同時促使自動機完成自動動作；二是對離開膛口的彈丸有一段加速的作用［1］。因此，火藥的后效期可分為火藥氣體對后坐部分的后效期和火藥氣體對彈丸作用的后效期。從彈丸飛離膛口的瞬間開始到膛內(nèi)氣體壓力下降到接近大氣壓力，此時火藥氣體對后坐部分的作用停止，這一時期稱為火藥氣體對彈丸的后效期。本文主要是對火藥氣體對后坐部分的后效期進行研究。在此后效期內(nèi)，火藥氣體會繼續(xù)對膛底有向后的作用力，這樣會使后坐部分的動能增加，一方面對武器的性能會帶來一些不利的影響，但同時這一后效期也有有利的一面，即能夠為自動機的動作提供一定的能源，所以研究后效期膛內(nèi)壓力是有重要現(xiàn)實意義的。

1 后效期火藥氣體膛內(nèi)壓力計算

在火藥氣體后效期，火藥氣體對武器體和彈丸的作用十分復雜，為了便于對此進行研究，需要做一些相應的假設。又由于假設會使計算結果出現(xiàn)誤差，為了滿足使用的要求，在計算中要引用一些經(jīng)驗系數(shù)進行修正。在設計計算時，一般采用指數(shù)經(jīng)驗公式來進行后效期膛內(nèi)壓力p的計算［2］，即：

2 膛口制退器影響分析

膛口制退器是一種能夠控制后效期火藥氣體流量分配、氣流方向和氣流速度的排氣裝置。膛口制退器的主要作用在于能夠通過控制后效期火藥氣體的流量分配和氣流速度，產(chǎn)生一個向前的沖量，對槍身提供一個制退力，使炮膛合力減小，從而減小武器的后坐動能和射擊載荷［3］。有、無膛口制退器對于后效期膛內(nèi)氣體的作用有較為明顯的影響。

2.1 無膛口制退器時后效期膛內(nèi)壓力計算

無膛口制退器時后效期膛內(nèi)壓力p為：

無膛口制退器時后效期膛底合力Fpt為：

無膛口制退器時后效期作用時間τ為：

2.2 有膛口制退器時后效期膛內(nèi)壓力計算

有膛口制退器時的后效系數(shù)βT為：

其中：ηT為膛口制退器的制退效率；m為火藥氣體的絕熱膨脹指數(shù)，一般取1.2～1.4。

膛口制退器的沖量特征量χ為：

后效期膛底合力Fpt，T為：

3 膛內(nèi)燃氣壓力曲線

武器發(fā)射過程中，彈丸的運動、自動機的工作循環(huán)所需要的能量幾乎都是靠火藥氣體的燃燒所產(chǎn)生的火藥燃氣壓力提供的，所以要分析彈丸在膛內(nèi)的運動規(guī)律及自動機工作循環(huán)的運動規(guī)律就必須先對火藥燃氣壓力的變化規(guī)律進行分析。對火藥氣體的壓力分析分為以下3個階段：從擊發(fā)開始到彈丸經(jīng)過導氣孔位置之前；彈丸經(jīng)過導氣孔位置之后到彈丸出膛口；彈丸出膛口至后效期結束［4］?；谀?2.7mm機槍內(nèi)彈道參數(shù)，通過MATLAB分析，得到的無膛口裝置時膛內(nèi)壓力變化曲線如圖1所示，有膛口裝置時膛內(nèi)壓力變化曲線如圖2所示。

由圖1可知，彈丸出膛口后，膛內(nèi)火藥氣體壓力隨著時間的推移逐漸減小。由圖2可知，當有膛口制退器時，彈丸出膛口后由于膛口裝置的作用，膛內(nèi)火藥氣體的壓力有一顯著的變化，隨后隨著時間的推移迅速減小。

4 結論

本文主要通過對后效期火藥氣體膛內(nèi)壓力的計算，分析有無膛口制退器對于后效期膛內(nèi)氣體作用的影響。得出：在有膛口制退器時，彈丸出膛口后由于膛口裝置的作用，膛內(nèi)火藥氣體的壓力有一顯著的變化，隨后隨著時間的推移迅速減??；而無膛口制退器時，彈丸出膛口后膛內(nèi)火藥氣體隨著時間的推移只是逐漸減小，對武器的后坐沒有產(chǎn)生有利影響。即膛口制退器對槍身提供一個制退力，使炮膛合力減小，從而減小武器的后坐動能和射擊載荷。

圖1 無膛口裝置時膛內(nèi)壓力和氣室壓力變化曲線

圖2 有膛口裝置時膛內(nèi)壓力和氣室壓力變化曲線

［1］王長明，高乃同.自動武器彈道學［M］.北京：國防工業(yè)出版社，1999.

［2］槍械設計手冊聯(lián)合編寫組.槍械設計手冊［M］.北京：化學工業(yè)出版社，1987.

［3］郝雷，周克棟，張忠利.超高射速武器低后坐力技術研究［J］.火炮發(fā)射與控制學報，2009（1）：88-91.

［4］姚養(yǎng)無.火炮與自動武器動力學［M］.北京：兵器工業(yè)出版社，2000.