兵工学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (4): 240245-.doi: 10.12382/bgxb.2024.0245
刘朋展1,*(), 王国强1, 景春温2, 赵雄飞3, 刘万川2, 王勇2
收稿日期:
2024-04-02
上线日期:
2025-04-30
通讯作者:
基金资助:
LIU Pengzhan1,*(), WANG Guoqiang1, JING Chunwen2, ZHAO Xiongfei3, LIU Wanchuan2, WANG Yong2
Received:
2024-04-02
Online:
2025-04-30
摘要:
无后坐力发射可有效降低后坐力,但会降低初速,为克服初速与后坐力之间的矛盾,提出基于可燃药筒和电磁感应点火的无后坐力枪方案,能够在不降低初速的同时实现无后坐力。通过电磁感应将能量传递到点火头,点火头点燃弹膛内发射药与可燃药筒,提供发射能量,在达到一定压力后打开尾部拉瓦尔喷管,向后喷射气体平衡弹头向前冲量。高初速无后坐力发射装填密度高、最大膛压高,内弹道容易出现不稳定。为提高内弹道稳定性,建立了射击过程中经典内弹道模型,运用数值仿真分析内弹道性能,并研究内弹道稳定性。开展弹道试验研究,对所提方案进行验证。研究结果表明:该方案能够在提高弹头初速的同时将后坐冲量降低到1.5N·s以下,可为轻武器未来发展提供新的思路。
刘朋展, 王国强, 景春温, 赵雄飞, 刘万川, 王勇. 高初速无后坐力枪设计与内弹道稳定性[J]. 兵工学报, 2025, 46(4): 240245-.
LIU Pengzhan, WANG Guoqiang, JING Chunwen, ZHAO Xiongfei, LIU Wanchuan, WANG Yong. Research on Interior Ballistics Stability of Small-caliber Recoilless Gun with High Muzzle Velocity of Projectile[J]. Acta Armamentarii, 2025, 46(4): 240245-.
弹头质量/g | 弹头初速/m/s | 最大膛压/MPa | 枪口动能/J |
---|---|---|---|
11.2 | 910 | 473 | 4638 |
10.0 | 960 | 454 | 4608 |
9.0 | 990 | 440 | 4411 |
8.0 | 1020 | 423 | 4161 |
7.0 | 1060 | 410 | 3933 |
表1 不同弹头质量下内弹道性能
Table 1 Interior ballistic performances for projiectiles with different masses
弹头质量/g | 弹头初速/m/s | 最大膛压/MPa | 枪口动能/J |
---|---|---|---|
11.2 | 910 | 473 | 4638 |
10.0 | 960 | 454 | 4608 |
9.0 | 990 | 440 | 4411 |
8.0 | 1020 | 423 | 4161 |
7.0 | 1060 | 410 | 3933 |
发射药质量/g | 弹头初速/(m·s-1) | 最大膛压/MPa | 枪口动能/J |
---|---|---|---|
5.5 | 1020 | 423 | 4161 |
5.0 | 965 | 357 | 3725 |
4.5 | 910 | 300 | 3312 |
4.4 | 890 | 395 | 3168 |
表2 不同发射药质量内弹道性能
Table 2 Interior ballistic performances for gun propellants with different masses
发射药质量/g | 弹头初速/(m·s-1) | 最大膛压/MPa | 枪口动能/J |
---|---|---|---|
5.5 | 1020 | 423 | 4161 |
5.0 | 965 | 357 | 3725 |
4.5 | 910 | 300 | 3312 |
4.4 | 890 | 395 | 3168 |
可燃药筒质量/g | 弹头初速/m/s | 最大膛压/MPa | 枪口动能/J |
---|---|---|---|
8.5 | 910 | 300 | 3312 |
8.4 | 904 | 295 | 3269 |
8.3 | 896 | 291 | 3176 |
8.2 | 889 | 286 | 3162 |
8.1 | 882 | 282 | 3112 |
表3 不同可燃药筒条件下内弹道性能
Table 3 Interior ballistic performances for combustible cartridge with different weights
可燃药筒质量/g | 弹头初速/m/s | 最大膛压/MPa | 枪口动能/J |
---|---|---|---|
8.5 | 910 | 300 | 3312 |
8.4 | 904 | 295 | 3269 |
8.3 | 896 | 291 | 3176 |
8.2 | 889 | 286 | 3162 |
8.1 | 882 | 282 | 3112 |
封口片破碎 压力/MPa | 弹头初速/ (m·s-1) | 最大膛压/MPa | 枪口动能/J |
---|---|---|---|
30 | 1006 | 422 | 4048 |
35 | 1013 | 422 | 4104 |
40 | 1020 | 423 | 4161 |
45 | 1024 | 423 | 4194 |
50 | 1030 | 424 | 4244 |
表4 不同封口片破碎压力条件下内弹道性能
Table 4 Interior ballistic performances at different seal breaking pressures
封口片破碎 压力/MPa | 弹头初速/ (m·s-1) | 最大膛压/MPa | 枪口动能/J |
---|---|---|---|
30 | 1006 | 422 | 4048 |
35 | 1013 | 422 | 4104 |
40 | 1020 | 423 | 4161 |
45 | 1024 | 423 | 4194 |
50 | 1030 | 424 | 4244 |
拉瓦尔喷管喉 部直径/mm | 弹头初速/ (m·s-1) | 最大膛压/MPa | 枪口动能/J |
---|---|---|---|
5.4 | 950 | 332.5 | 3610.0 |
5.6 | 925 | 317.5 | 3422.5 |
5.8 | 908 | 300.0 | 3297.9 |
6.0 | 884 | 287.5 | 3125.8 |
6.2 | 867 | 272.5 | 3003.8 |
表5 不同拉瓦尔喷管喉部直径下内弹道性能
Table 5 Interior ballistic performances with different throat diameters of Laval nozzle
拉瓦尔喷管喉 部直径/mm | 弹头初速/ (m·s-1) | 最大膛压/MPa | 枪口动能/J |
---|---|---|---|
5.4 | 950 | 332.5 | 3610.0 |
5.6 | 925 | 317.5 | 3422.5 |
5.8 | 908 | 300.0 | 3297.9 |
6.0 | 884 | 287.5 | 3125.8 |
6.2 | 867 | 272.5 | 3003.8 |
设计参数 | 弹头初速/ (m·s-1) | 最大膛压/MPa | 枪口动能/J |
---|---|---|---|
弹头质量/g | -35.7 | 15.0 | 167.90 |
发射药质量/g | 118.2 | 25.5 | 902.70 |
可燃药筒质量/g | 70.0 | 45.0 | 500.00 |
拉瓦尔喷管 喉部直径/mm | -103.8 | -75.0 | -757.75 |
表6 内弹道性能对设计参数灵敏度
Table 6 Interior ballistic performances under different design parameters
设计参数 | 弹头初速/ (m·s-1) | 最大膛压/MPa | 枪口动能/J |
---|---|---|---|
弹头质量/g | -35.7 | 15.0 | 167.90 |
发射药质量/g | 118.2 | 25.5 | 902.70 |
可燃药筒质量/g | 70.0 | 45.0 | 500.00 |
拉瓦尔喷管 喉部直径/mm | -103.8 | -75.0 | -757.75 |
参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
---|---|---|---|
口径/mm | 7.62 | Sj/mm | 6 |
m/g | 11.2 | Sxh/mm | 18 |
l/mm | 560 | α/mm3 | 1×106 |
药室容积/mm3 | 22682 | 喷管口部直径/mm | 5.8 |
表7 内弹道主要参数
Table 7 Main parameters of interior ballistics
参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
---|---|---|---|
口径/mm | 7.62 | Sj/mm | 6 |
m/g | 11.2 | Sxh/mm | 18 |
l/mm | 560 | α/mm3 | 1×106 |
药室容积/mm3 | 22682 | 喷管口部直径/mm | 5.8 |
药量/g | 8.5 | 火药力/(J·g-1) | 7×102 |
---|---|---|---|
压力指数 | 0.83 | χc | 0.997 |
密度/(g·mm-3) | 1.63e-3 | λc | 0.008 |
燃速/(mm·Pa-n·s-1) | 5.5×10-5 | μc | -0.005 |
厚度/mm | 2 | 长度/mm | 80 |
表8 可燃药筒主要参数
Table 8 Main parameters of combustible cartridge case
药量/g | 8.5 | 火药力/(J·g-1) | 7×102 |
---|---|---|---|
压力指数 | 0.83 | χc | 0.997 |
密度/(g·mm-3) | 1.63e-3 | λc | 0.008 |
燃速/(mm·Pa-n·s-1) | 5.5×10-5 | μc | -0.005 |
厚度/mm | 2 | 长度/mm | 80 |
药量/g | 5 | 火药力/(J·g-1) | 10.1×10-2 |
---|---|---|---|
密度(g·mm-3) | 1×10-3 | 弧厚/mm | 0.14 |
压力指数 | 0.813 | χp | 1.35 |
密度/(g·mm-3) | 1.1×10-3 | λp | -0.259 |
燃速/(mm·Pa-n·s-1) | 6.15×10-5 | μp | 0 |
表9 发射药主要参数
Table 9 Main parameters of propellant powder
药量/g | 5 | 火药力/(J·g-1) | 10.1×10-2 |
---|---|---|---|
密度(g·mm-3) | 1×10-3 | 弧厚/mm | 0.14 |
压力指数 | 0.813 | χp | 1.35 |
密度/(g·mm-3) | 1.1×10-3 | λp | -0.259 |
燃速/(mm·Pa-n·s-1) | 6.15×10-5 | μp | 0 |
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doi: 10.1016/j.dt.2021.09.014 |
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