高过载空气炮系统实验技术研究

摘要

空气炮是一种通用的高过载模拟实验设备。它使用压缩空气代替火药燃烧产生的高压气体来完成对弹丸的加速。空气炮较传统火炮具有安全可靠好，发射稳定性高等特点，能够满足大部分高过载模拟试验的要求，现已成为非常有用和实用的各种高过载试验设备。高过载空气炮的试验原理是通过空气炮来加速测试弹丸到达一定的速度后，通过撞击不同介质的目标，以产生较高的反向加速度，来模拟火炮或导弹发射过程及作用过程中产生的过载，从而在实验室可进行系列的高过载的试验模拟。 本文根据所给定的高过载空气炮的技术指标，对高过载空气炮总体方案进行了相应的论证，建立了高过载空气炮的总体方案。然后根据空气炮内弹道模型，计算了弹丸初速为400m/s时所需要的空气炮气室初始压力，气室容积以及发射管长度。同时分别研究了这三个因素对空气炮弹丸初速的影响。接着对整个空气炮的设计方案进行了优化，最终得到了空气炮的优化设计方案。然后对整个高过载空气炮的关键部件进行了相应的计算及强度分析，并研究了一套合理的发射控制系统。最后对高过载空气炮的流场进行了计算。计算主要分为三个部分。第一部分计算了整个空气炮在发射过程中的后坐能量，为空气炮的发射时的安全稳定提供了一定的判断依据。第二部分主要对空气炮在后效期时的流场进行了仿真，为设计合理的空气炮炮口装置以及周围布置实验测试设备提供了一定的理论依据。第三部分对空气炮在发射过程中的压力损失进行了相应的仿真计算，结果显示空气炮的局部压力损失较大，在设计时应将该部分压力损失考虑进去，使设计出来的空气炮能够满足使用要求。 本文通过上述各方面的研究与分析，研究了一套高过载空气炮试验系统。通过相应各部分计算分析后可以得到该高过载空气炮能够满足所要求的技术指标。

目录

声明

1 绪论

1.1 论文的研究背景

1.2 国内外发展现状

1.3 课题来源及技术指标

1.4 论文主要研究内容

2 空气炮试验系统总体方案

2.1 概述

2.2 系统组成

2.3 空气炮主体总体方案

2.4 本章小结

3 空气炮工作原理及内弹道计算

3.1 空气炮发射原理

3.2 内弹道模型

3.3 空气炮内弹道初始计算

3.4 空气炮弹丸初速的影响因素分析

3.5 空气炮设计方案优化

3.6 本章小结

4 空气炮关键部件设计研究

4.1 空气炮高压气室

4.2 发射管设计

4.3 炮尾强度分析

4.4 发射控制系统设计

4.5 本章小结

5 空气炮流场计算分析

5.1 空气炮后坐能量计算

5.2 空气炮炮口流场仿真模拟

5.3 空气炮压力损失分析

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

攻读硕士期间发表论文及取得的研究成果

致谢