新概念武器发射原理考点整理必过

1三种假设下气流的极限速度

(1).定常假设下的极限速度

(2) 假设气体在膛内为一维定常等熵流动，则能量方程为

RT r r T c h u p 1

2h 2-===+常数，

采用滞止参量表示，则有⎪⎪⎭⎫

⎝

⎛--=

00112T T RT r r u (2).气体无限膨胀时，其温度趋于零，因此定常等熵条件下气体的极限速度为

0)

1(Im 1

2

c r u -=

其中c0为滞止音速，00rRT c =

(3).经典内弹道理论中，在Lagrange 假设下，当火药的全部潜能都转化为气体动能时，膛内气体流动速度达到最大

()

θ

ωθωf u u f 6,61)

2(Im 2)2(Im ==即；若用滞止温度表示火药潜能，则有 0)2(Im

16c r u -= 2. 一维流动的连续性方程、动量方程和能量方程

非定常等熵假设下的逃逸速度

一维非定常等熵流动的基本方程为

0002=⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=∂∂+∂∂+∂∂=∂∂+∂∂r r p x u p t x

x u t u x

u t ρρρ

ρρρρ

3.等截面身管膛内气体压力扰动的传播过程 当弹丸在膛内开始运动是，紧连弹后的空间由于弹丸移动而出现一个低压区。弹底的那层气体迅速锁着弹丸移动而进入低压区，于是弹底压力开始下降。由于第一层气体的运动，紧挨在第一层气体后面的气体层也同样与一个低压区相邻，并跟着进入低压区。以此类推，后面的每一层气体后面的气体都相继进入它前面刚刚形成的低压区。这一系列相连的运动就形成了气体中以声速传播的扰动。

4.一级轻气炮的工作原理和弹丸炮口速度 一级轻气炮的工作原理

发射前，首先对气室抽真空，然后对靶室抽真空，达到规定的真空度后，接通高压气源向气室注入轻气到指定的压力。发射时，通过释放机构的快速打开，气体

压力直接作用到弹丸底部，弹丸被加速直到飞出发射管。 求炮口速度，假设： (1) 轻气为理想气体，在整个内弹道期间为绝热膨胀； (2) 不考虑各种损耗（如弹丸的摩擦功和气体运动功）的具体形式，将其折合到次要功计算系数中考虑。 一级轻气炮内弹道方程组 ⎪⎪⎪⎪

⎩

⎪

⎪⎪

⎪⎨⎧=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+==νϕνdt dx Sx V V p p m

Sp dt d r 000

由上述方程组，可以推导出弹丸的炮口速度为 ()⎥⎥⎦

⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+--=-1

0000112r e SL V V m r V p ϕν

5. 二级轻气炮的工作原理 利用火药气体推动活塞，通过活塞压缩加热轻气，然后被压缩气体在推动弹丸运动。

6. 整装式液体发射药火炮的内弹道过程

在膛底点燃装填在药室中的液体燃料，局部被点燃后生成的燃气形成了气穴，燃烧即在气穴内的气液上面进行。气穴内燃气在气液交界面上存在相对运动，导致Kelvin-Helmholtz 不稳定性，这种扰动造成界面上气液两相混合而使液体发生破碎。液体燃料的破碎提供了更多的燃烧表面，使燃烧加快进行，气穴最终将穿透液柱而追上弹丸。很显然，整装式液体发射药火炮的內弹道过程是一种利用液体不稳定性造成气液混合使之充分燃烧的过程。

7.再生式液体发射药火炮的内弹道过程

通过机械方式将液体燃料按一定规律注入燃烧室。燃料最初装在一个贮液室中，贮液室与燃烧室之间由一个活塞隔开。在内弹道过程中，由点火的作用推动活塞压缩贮液室中的燃料，通过活塞上的喷射孔将燃料喷射到燃烧室，并使之雾化和充分燃烧，生成的燃气推动弹丸运动。

8. Lagrange 假设下再生式液体发射药火炮膛内气流的速度分布和弹后空间的压力分布

气动力数学模型和速度分布

⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩

⎪⎪

⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛+-==

-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---⎪⎭

⎫

⎝⎛∂∂+∂∂-+∂∂-=∂∂+∂∂∂∂-=∂∂+∂∂=∂∂+∂∂20L 1L 2

3113d d )1(1110z z z p r u t z e p x u t Af x Au p x e Au t

e A x p A x Au t Au x Au t A n

ψψγρψαψρ

ψ

ψγρψρψρρρρρ

忽略弹后空间膛内截面积的变化，则连续性方程和动量方程可简化为

=∂∂+∂∂x u t ρρ x p x u u t

u ∂∂-=∂∂+∂∂ρ1 弹底处：

t v m

Ap d d 1b ϕ=

膛底处：

t v m p A A p A A d d )()(p p

1p L D R p D ϕ=---

根据Lagrange 假设，连续性方程可写为 x u

t

∂∂-

=∂∂ρρ1 上式等号左边与x 无关，因此积分后为21k x k u +=。可以看出，膛内燃气的流动速度为线性分布.

设活塞未运动时前端面位置为坐标原点，某瞬间弹丸运动距离为L 、活塞运动距离为l ，则当l x -= 时，p

v u -=；当L x = 时，v u =。将此边界条件代入速度线

性分布公式，可得：

⎩⎨

⎧+=+-=-2

121p k L k v k l k v

联立求解后，燃气速度分布为

)()1(b p b Z Z v Z Z v u x x -+-+=

l L x Z x +=

，l L L

Z +=

b 。