1现代内弹道学

弹道

弹丸（其他发射体）质心运动的轨迹

弹道学
有关弹丸运动规律的科学 最早从研究火炮性能开始


身管武器最基本的基础科学

常规武器着重发展的三大基础 材料科学 火炸药 弹道学

研究弹丸在膛内运动规律的科学

弹道学的重要分支

以炮口为界

内弹道学

弹丸在膛内运动规律 弹丸在空中飞行运动的现象及其规律
2000~3000K

主要内弹道性能参数

高压室

燃气流量 不追求燃气在喷管出口处的高速度 喷管多为欠膨胀设计 可采用无扩张段的径向喷口

主要内弹道性能参数

发动机 推力
流量 力求提高燃气在喷管出口处的排气速度


需要计算的内弹道参量

高压室
燃气压力 温度 流量



数十毫秒到数百毫秒 数毫秒至数十毫秒

弹丸更短


需要计算的内弹道参量

低压室
燃气的压力 温度 导弹的运动速度


枪炮
燃气的生成速率 燃气的压力 温度 弹丸的运动速度


研制高性能的武器系统

历史上，内弹道学的主要问题
给一定量装药的火炮 计算

炮口初速 最大压力


内弹道学
基本概念 原理 方法


新概念武器

内弹道学发展概况
课堂讲授 自学 讨论

概述 弹射内弹道学


固体火箭发动机内弹道学
火炮内弹道学 新概念推进发射技术及内弹道


轻气炮等

内弹道气动模型




金志明，翁春生. 高等内弹道学[M].国防工业出版社：2003 袁曾凤. 火箭导弹弹射内弹道学[M].北京工业学院出版社： 1988 张平等，固体火箭发动机原理[M]，北京理工大学出版社： 1992 (美)克里尔(Krier,H.), (美)塞墨费尔特(Summerfield,M.) 主编.现代枪炮内弹道学[M]，国防工业出版社：1985 金志明等. 高速推进内弹道学[M]. 国防工业出版社：2001 Ludwig Stiefel. Gun propulsion Technology. AIAA, 1988


建立描述射击现象的内弹道基本方程系

十九世纪六十年代开始

弹丸和火药能量方程

列萨尔
萨劳

燃烧方程


塞伯尔，刘维利等

几何燃烧定律
内弹道学中有关火药燃烧的重要定律 内弹道学从纯经验发展到半经验的主要标志


拉格朗日问题
1798年 弹道学上的流体动力学问题

第一个 最重要的一个

使之成为真正的科学 诸多专著


《内弹道学》

谢列伯梁可夫
苏联 教授，科学家

1942初版 1949年修订再版 1962年修订三版


改名为《身管武器与火药火箭内弹道学》

炮膛内压力很高


初速和加速度

弹射器不高
导弹的加速度和初速较低 每秒数十米 数十g


火炮高
追求弹丸的高初速 300~1500m/s 上万g


燃气温度

低压室略低

希望越低越好 免去隔热装置 某些大型弹射器采用燃气-蒸汽式低压室

火炮较高

筒（膛）内运动时间

导弹较短

点火药和火药
热化学性质 燃烧机理 点火、传火规律

火药燃烧及燃气生成的规律 多维多相流动及其相间输运现象


膛内火药燃气和火药颗粒

膛内压力波
产生机理 影响因素 抑制技术


受力变形现象

弹带挤进膛线

热力学现象

膛内能量转换及传递

热传导现象

燃气与膛壁之间

运动规律
弹丸 炮身


求解膛底和弹底之间的分布规律
压力 密度 气体速度


拉格朗日假设

弹后气体速度与距离呈线性规律变化

在整个内弹道时间内 大大地简化计算过程


引用了近二百年

当相对装药量小于1时，不会产生太大的误差
实际装药量/弹丸质量

内弹道学飞速发展
二次世界大战到二十世纪六十年代 完善了经典内弹道学


一般力学范围

瞬态力学

热力学范围

非平衡态不可逆过程

流体力学观点
有化学反应 非定常 多相流

火箭发动机原理 研究固体火箭发动机燃烧室内


燃气规律
生成 流动 排出


燃烧室压力及其随时间的变化规律

发动机推力及其随时间的变化规律

弹射器内弹射现象和过程规律性
火药燃烧规律 燃气流动规律 能量转化规律 压力变化规律
发动机
燃气的压力 温度 流量 发动机推力


燃气密闭膨胀做功，推动导弹(弹丸)运动
低压室与炮膛类似 无后座式弹射器与无后坐力炮类似


燃气的流出

燃烧现象

低压室内
无 燃气由高压室流入


炮膛内
有 燃气由装药燃烧生成


燃气压力

低压室内相对很低

零点几兆帕至数十兆帕 可达数百兆帕

最初主要靠试验解决

弹道摆测量炮口初速

1707年康辛尼（Cassini）提出 无后坐炮的后坐力调零

弹道摆还时常发挥作用


铜柱测压器
1860年，诺贝尔 测量膛压 可靠性高

铜柱测压器很少失败 直到今天还被广泛使用

Байду номын сангаас
理论内弹道学研究的重要发展
内弹道基本方程系 几何燃烧定律 拉格朗日问题

针对不同的武器系统
火炮内弹道学 无后坐内弹道学 迫击炮内弹道学 火箭内弹道学 弹射内弹道学


最基本、有明显区别的

火炮内弹道学

压力推进 反作用

火箭内弹道学


膛内射击现象

射击过程


能量转化过程
火药化学能 热能 弹丸动能


特点

同时也是一个热力过程
压力高 温度高 时间短

外弹道学


中间弹道学

弹丸穿越膛口流场时运动规律

受力

伴随膛内火药燃气排空过程发生的各种现象

终点弹道学
弹丸在目标区域的运动规律 目标的作用机理 威力效应


太空弹道学(地球弹道学)
大气外层 航天发射系统


水中弹道学

水中发射系统
导弹弹道学 创伤弹道学


弹丸及冲击波对有机体杀伤作用

高压室 低压室


导弹运动规律

发射筒运动规律

装药燃烧生成燃气和燃气高速流出的现象

基本相同

工作时间

高压室较短

数十毫秒到数百毫秒
起飞发动机（助推器）工作时间与高压室相近 续航发动机工作时间则相对很长


数十秒以上

工作压力

大体相当

数兆帕至数十兆帕

燃气温度

大体相当