内弹道基础

Z 1 Z Z 2
1 2Hale Waihona Puke Baidu 3Z 2

式中：
2）多孔火药
基于单孔的管状药接近定面燃烧的概念，为了使火 药具有增面燃烧性能，于是又产生了增加内孔的多孔 火药系列。但是多孔药与管状药不同，多孔火药在燃 完厚度的瞬间，火药却未全部燃尽，而是分裂成若干 碎粒。因此，多孔火药的燃烧存在两个阶段，即分裂 前的主体燃烧阶段和分裂后的碎粒燃烧阶段。多孔药 燃烧的增面性，只存在于主体燃烧阶段。在碎粒燃烧 阶段，则是强烈的减面性。
力。这一过程称为挤进过程。
6.3.3(4) 弹丸在膛内运动过程
当弹带全部挤入膛线后，阻力突然下降。随着火药 继续燃烧时不断补充高温燃气，并急速膨胀做功，从 而使膛内产生了多种形式的运动。弹丸除沿炮轴方向 作直线运动外，还进行围绕弹轴的旋转运动。同时， 正在燃烧的药粒和燃气也随弹丸一起做向前运动，而 炮身则产生后坐。所有这些运动既同时发生又相互影 响，形成了复杂的膛内射击现象。
6.2.2挤进过程

在完成点、传火过程之后，随着火药的燃烧，产
生了大量的高温高压燃气，推动弹丸运动。弹丸开始
启动瞬间的压力称为启动压力。弹丸启动后，因弹带
的直径略大于膛线内阴线的直径，弹带必须逐渐地挤
进膛线．随着挤进，阻力也不断增加。当弹带全部挤
进时，即达到最大阻力，这时弹带已被膛线刻成沟槽
并与膛线紧密吻合，其相应的燃气压力则称为挤进压
s sZ 1 sZ
1 Z Zb
➢弹丸运动方程
系统动量守恒：
m(v v1) v Mv1 0
燃气和未燃药粒速度假设：
v

v1
(v 2
v1)

v 2
v1
可得： v v M 2 v 1 M m
m
d(v dt
v1)

Sp
（1）主体燃烧阶段
主体燃烧阶段是根据其几何形状，采用几何方 法来推导出其燃气生成函数，得到与简单药形 形式完全相同的函数
Z 1 Z Z 2
1 2Z 3Z 2

0 Z 1
其火药形状特征量的公式可归结为以下的普遍形式
Q1 21
射击过程分为:
点火传火过程 挤进过程 弹丸在膛内运动过程 后效作用过程
6.2.1点火传火过程
击发是内弹道循环的开始，通常利用机构方式(或用电、 光)作用于底火(或火帽)，使底火药着火，产生火焰穿过 底火盖而引燃火药中室的点火药，使点火药燃烧产生高 温高压的燃气和灼热的固体微粒，通过对流换热的方式， 使靠近点火源的发射药首先点燃。而后，点火药和发射 药的混合燃气逐层地点燃整个火药，这就是内弹道循环 开始阶段的点火和传火过程。
●减面燃烧和增面燃烧
1）减面燃烧：燃烧面在燃烧过程中不断减小。所 有的简单形状火药都属于减面性火药。其中管状 药减面性最小，弱减面性是由于两端面燃烧所产 生的。如果长度为无限大，则称为定面燃烧或中 性燃烧。
2）增面燃烧：燃烧面在燃烧过程中不断增加。
➢火药的燃气生成函数
1）简单形状火药
相对已燃厚度 相对已燃表面 相对已燃体积
6.3.5后效作用时期
当弹丸射出炮口以后。处在膛内的高温高压 的火药燃气以极高的速度从膛内流出。在膛外 急速膨胀，超越并包围弹丸，形成气动力结构 异常复杂的膛口流场。这种高速气流将对武器 系统产生两种后效作用；一种是对火炮身管的 后效作用；另一种是对弹丸的后效作用。
Fig.2. 典型内弹道曲线图
6.3 经典内弹道方程
6.3.1 火药燃烧规律问题的分析
火炮射击试验现象：
未燃完的火药颗粒，除了尺寸变小 了以外，几何形状仍与原先的相似。
射击现象：
从射击过程可以看出．膛内射击现象包括火药 燃烧、燃气生成、状态变化、能量转换和弹丸 运动等射击现象。
研究方法：建立反映这些现象的内弹道基本方 程。

A1 C 2
C 1
n：为孔数。
为方便起见，可以利用下式来计算各种 形状多孔火药，设：
1

Ab Bd 0 2C

Q1

Ca 2
Ab2
2C 2
Bd
2 0

式中2C为火药粒长度，A、B、C、a、b均随药形而变的。
（2）碎粒燃烧阶段
碎粒截面是不规则的曲边三角形，几何 上精确地计算其燃气生成函数，并非不 可能，但是很繁。由于其燃气生成量只 占总量的百分之几到十几，近似处理的 精度已经足够，因此假定在碎粒燃烧阶 段的燃气生成函数为Z的二次函数
Q1



n 1 2 1
Q1 2 1





n 1

2
Q1 2 1
其中， 1 ：为药粒原始横截面上的周长L1(包括各内孔的周长)和以药粒
长度2C为直径的圆周长之比，即
1

L。1
2c
Q1：为药粒原始横截面积 A1 和以2C为直径的圆面积之比，即Q1

Rx

M 2

1

M

m


(1
Rx
)
SP

M 2
m
dv

SP(1
R x
)
M m dt
SP
m dv Sp
1 dt
1 —虚拟质量系数
➢燃烧速度函数
r

d
dt
u1 pn
u1—燃速常数 n —燃速指数
也可以写作：
dZ pn
6.3.2 几何燃烧定律
●几何燃烧定律的内容
火药在燃烧过程中是按照平行层或同心层的燃烧规律， 逐层进行燃烧的。
●满足几何燃烧定律应具备的条件
①所有火药表面同时点火，并在相同的条件下燃烧； ②所有火药各点的化学、物理性质完全相同； ③所有药粒的形状、尺寸必须严格一致。
几何燃烧定律又叫几何燃烧规律假设。
dt I b
Ib 1 / u1
6.3.3 火药燃气状态方程
6.1 概述
内弹道学是专门研究弹丸在膛内运动规律的科学。
研究的对象是膛内的射击现象，包括火药在膛内的 燃烧规律、弹丸运动的规律，以及膛内压力变化规律 等方面的内容。
6.2 膛内射击过程
➢枪炮发射系统
典型系统的包括身管、火药和弹丸。
1—炮闩；2--药室；3—坡膛；4—线膛
Fig.1. 典型身管