装药设计.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,第,5,章 火炮火药装药的结构设计,火药装药结构设计内容：,在弹道方案、火药形状尺寸已确定的情况下,选择发射药在药室（药筒）中的位置,选择点火具的结构（点火药性质、质量、位置、结构）,选用其它装药元件（护膛剂、除铜剂、消焰剂、紧塞具等）,目的：,使装药能满足弹道指标和生产、运输、贮存、使用寿命等要求,装药结构不合理会引起弹道反常。弹道稳定性、勤务操作与弹道指标是进行结构设计时需要考虑的重要内容,1,装药结构设计理论还不完善，没有形成系统的设计方法，缺少设计所需的基础数据,目前的装药结构设计过程，首先是以现有结构为雏型，再经过试验检验、修改，直到形成满足要求的结构,装药设计的目的，,首先是防止产生膛炸和不产生严重的压力波,5.1,确定火药在装药中的结构,一、管状火药和粒状火药装药的结构设计,对管状火药,设：装药中心是一根管状药，其它外围有,n,层管状药,若,D,p,为药室直径，药管外径为,d,e,，内径为,d,0,，则：,（,1,）,2,2R,1,2R,n,D,p,d,e,N,层各层距装药中心的半径分别为,R,1,d,e,，,R,2,2d,e,，,.R,n,nd,e,第,n,层的周长为,2,R,n,=2,n,d,e,各层周长总和为,将（,1,）式带入，得：,3,装药中火药单体的总根数,N,L/de,1,：,由从弹道设计方案中确定的装药量,m,p,，可计算火药单体根数：,若,N,N,w,，说明装药能装入药室，设计可行,否则修改方案，也可适当改动孔径,若一根长,2C,的管状药切成,m,粒，则装药中能装入的总粒数：,N,粒,mN,2C,为管状药长度,4,二、火药单体在装药中的位置设计,要求：,点火燃烧生成物能自由地传播于全部装药，使全部火药在短时间内点燃，保证不形成大的压力波,保证单体和其它装药元件牢固结合，在发射瞬间保持相对位置的一致,保证装药结构简单和战斗使用方便,因此，需考虑：火炮的类型、装填方法,（,1,）不同类型装药结构的选用,轻武器：,装药量小、附加元件少、药体尺寸小，,大（0.95,1.0g/cm,3,）,装药结构较简单，使用粒状药、片状药或球形药散装在药筒内,火药在药筒内相对固定（,大）、点传火容易（药量少）,5,定装式装药中使用粒装药时，一般散装，小口径火炮将点火药包帖于药筒底部（如,37,和,57mm,加农炮），装填密度较小时，要使用药包装药，把辅助点火药包缝于药包下方（防止药包移动）,装药长度一般不小于药室长度的,2/3,（防止产生压力波）,因此，定装式装药,较小时，可使用瓶形药包，使火药单体纵向分布，为了固定，有时用一部分管状药（例：,85,和,100mm,加农炮）,管状药捆成药束放入药筒内，辅助点火药捆于药束底部,药筒分装式装药使用粒状药时，使用药包，管状不用药包,药包分装式装药，不论火药单体是何形状，都使用药包,迫击炮装药结构特点是使用基本药管（基本装药）和附加药包,6,（,2,）点传火过程（结构）必须重视,步机枪和中小可径加农炮，由于装药量少，药室容积小，易于点传火，通常采用粒状或片状药,中口径加农炮：粒状管状（或传火管）,大口径加农炮和海军炮：管状、管状粒状（或传火管）,迫击炮：尾管用带状或小粒药（兼点传火作用）、附加药包可用双基环状或粒状药,（,3,）装药中各元件的位置必须相对固定：弹道稳定性,（,4,）采用合理的药包布：有足够的强度，防止恶化点传火、产生炮口烟，常用的药包布有人造丝、天然丝、亚麻、棉花、硝化纤维等药包布和赛璐珞等,7,5.2,火炮火药装药结构,一、线膛火炮的装药结构,可分为药筒定装式、药筒分装式以及药包分装式等几种结构,（,1,）药筒定装式装药,装药量是固定的，无论在保管、运输和发射时，装有药筒与弹丸都结合成一个整体,现有中小口径加农炮、高射炮都采用药筒定装式装药,优点：发射速度快，装配后的全弹结合牢固，密封性好，运输、贮存和使用方便,粒状药一般散装在药筒内，管状药成捆的装入药筒内,用底火或与辅助点火药一起作为点火器，大部分装药都使用护膛剂和除铜剂。为了固定装药还用了紧塞具,8,例：,1955,年式,37mm,高射炮榴弹装药,1,底火；,2,点火药；,3,药筒；,4,7/14,火药；,5,钝感衬纸,6,除铜剂；,7,紧塞具；,8,弹丸,火药：,7/14,的粒状硝化棉火药，散装在药筒内,点火：底,-2,式底火和,5g,质量的,2#,黑药,在药筒内侧和火药之间有一层钝感衬纸,在火药上方放有除铜剂,整个装药用厚纸盖和厚纸圈固定,药筒和弹丸配合后，在药筒口部辊口结合,9,多孔粒状药的优点：装填密度高、增面燃烧,粒状药的缺点：在药筒较长时，上层药粒点火较困难,粒状药的装药长度大于,500mm,时，离点火药较远一端的药粒可能产生延迟点火,为了解决这个问题，常采取了以下几个措施：,利用杆状点火具，如中心点火管使点火药沿药筒纵向均匀分布,用几个点火药包分别放在在装药底部、中部或顶部等不同的部位，进行多点同时点火,用单孔管状药药束替代传火管改善点火条件。,1,：底火；,2,：药筒；,3,：中心传火管,10,例：,1956,年式,85mm,加农炮装药,全装药：,14/7,（,88,）和,18/1,（,12,）单基药，装药时先将,18/1,药束放入药袋内，然后倒入,14/7,火药。再放除铜剂，药袋外包钝感衬纸后装入药筒内。,装药用底,-4,式底火和,1#,黑药制成的点火药包点火，,18/1,管状药束起传火管作用,减装药：,装药量减少后，装药高度达不到药筒长度的三分之二，所以,85mm,加农炮的减装药采用一束管状药其长度接近药筒的长度,1-,点火药；,2-,火药；,3-,药包纸；,4-,药筒；,5-厚纸盖；,6-,紧塞具；,7-,厚纸筒；,8-,弹丸,11,例：,1959,年式,l00mm,高射炮弹药,1-,药筒；,2-,护膛剂；,3-,除铜剂；,4-,抑气盖；,5-,厚纸筒；,6-,炸药；,7-,弹头；,8-,引信；,9-,弹带；,10-,火药；,11-,点火药；,12-,底火,火药：双芳,3,（,18/1,型）,用粒状药时比较难实现瞬时同时点火（药室长,607mm,）故采用管状药（改善装药的传火条件）,装药时先把管状药扎成两个药束，依次放入药筒中,药筒和药束间有钝感衬纸，装药上方有除铜剂和紧塞具,装药用底,-13,式底火和黑火药制成的点火药包点火,12,（,2,）药筒分装式装药,大口径弹药质量较重，药筒定装式装药装填操作困难,药筒分装式装药是将装有火药的药筒和弹丸分开包装，分别贮存，射击时先装弹头，再装发射装药,药筒分装式装药一般是变装药，火药量是可变的,我国,122,和,152mm,榴弹炮，,152mm,加农榴弹炮，,122,、,130,和,152mm,加农炮都配用药筒分装式装药,13,药筒分装式装药是由混合装药组成可变装药,（少数是单一装药）,混合装药中可有单孔或多孔、单基或双基等不同的药型的火药,常用薄火药制成基本药包，用于近程射击；用厚火药制成附加药包，它与基本药包一起用于远程射击,为了简单和战斗使用方便，附加药包大都是等重量药包,单独使用基本药包，射击时必须达到规定的最低初速和解脱引信保险的最小膛压，全装药必须达到规定的最高初速和不超过允许的最高膛压,点火：用底火和辅助点火药包（根据装药结构，辅助点火药包可以集中地放在药筒底部，也可以分散的放在药筒的几个地方）,常有护膛剂和除铜剂，中威力装药有时只用除铜剂,药包结构和位置直接影响到点火和弹道性能的稳定程度，也影响到阵地操作和射击勤务,14,例：,1910/1930,年式,122mm,榴弹炮的装药,1-,底火；,2-,药筒；,3-,点火药；,4-,基本药包,5-,等重药包；,6-,紧塞具；,7-,密封盖,它的基本药包和附加药包都是扁圆型的，它们的重叠堆放组成整个装药,药包间有两层药包布垫，点火药气体要穿过十几层药包布才能达到装药的顶端，容易使点火和弹道性能不稳定,因此这种结构不可取,15,例：,1954,年式,122mm,榴弹炮装药,内装,4/1,火药的扁圆型基本药包，放在底火上部药包下是内装,30g,黑药的点火药包,另有,8,个内装,9/7,火药的附加药包：,四个质量较小的等重药包并排放置在基本药包之上，在上面是四个较大的等重药包（大药包约为小药包质量的三倍）附加药包呈圆柱形。药包间有较大的缝隙，便于点火药气体向上传播，改善了点火条件,装药的上方有除铜剂和紧塞具，为防止火药受潮，顶部还有密封盖,1-,底火；,2-,基本药包；,3-,点火药；,4-,基本药包；,5-,下药包；,6-,上药包7-,除铜剂；,8-,紧塞具；,9-,密封盖,16,例：,1956,年式,152mm,榴弹炮的装药,和,1954,年式,122mm,榴弹炮的装药相似,8,个附加药包内装,12/7,火药，同样分成上下两组,基本药包也装,4/1,火药,另有两个点火药包内装黑火药，分别缝在基本药包的上、下两面,下点火药包药量,30g,，位于底,-4,式底火之上基本药包之下；上点火药包点火药重,20g,，位于基本药包和附加药包之间,17,例：原苏联,1931/1937,年式,122mm,加农炮装药,1-,等重药包；,2-,中间药束；,3-,底火；,4-,点火药；,5-,药筒；,6-,基本药包；,7-,捆紧绳；,8钝感衬纸；,9-,等重药包；,10-,中间药束；,11-,除铜剂；,12-,紧塞盖；,13-,密封盖,组成：一个基本药束和三个附加药束（乙芳,-3-17/l,火药），基本药束底部扎有一个,130g,黑药点火药包，装药的外侧面有钝感衬纸，基本药束放在药筒内，其下面是底,-4,式底火。中心附加药束放置在基本药束的上方。另两个附加药束为等重药束，用药包布包装成两个药包，每个药包用线缝成三等分，分别装入等重量的管状药。两个药包放在中心药束的两边，两个附加药束（,6,个等重药束）就以等边六边形的分布围在中心药束的外侧。在整个装药上方有除铜剂和紧塞具,18,例：美国,M413,式,105mm,杀伤子母弹的装药,为加强点火的同时性，采用园环型药包结构,在园环的中心装有传火管,19,例：,60,年式,122mm,加农炮的减变装药,1-,底火；,2-,消焰剂；,3-,点火药；,4-,药筒；,5-,基本药包；,6-,除铜剂；,7-,等重药包；,8-,钝感衬纸；,9-,紧塞盖；,10-,密封盖,基本药包：,12/1,和,13/7,两种火药，装药有两个瓶颈,附加药包：两个等重,13/7,药包,装药时，先把一个圆环形的消焰药包放在底火凸出部的周围，再放基本药包。由于它有管状药，所以装药能沿药室全长分布。在第二个细颈部上扎有除铜剂,两个等重附加药包内有护膛剂，每个附加药包分成四等分，呈四边形把基本药包围在中间，装药上方有紧塞具和密封盖,20,（,3,）药包分装式装药,与药筒分装式装药的结构相似，差别是一个用药包而另一个用药筒装火药,药包分装式用绳子、带子、绳圈把药包绑在一起，平时保存在密封的箱子内，射击时直接放入火炮的药室,用药包分装式装药的火炮的炮闩有特殊的闭气装置,大口径的榴弹炮和加农炮用这类装药,可用一种或两种火药。可能只要一种组合装药就能满足几个等级初速的要求。但有时一种组合装药不能满足，要用两种组合装药，一个是能满足那些初速较高并包括最大初速的组合装药；另一种是能满足较低初速并包括最小初速的装药。,21,例：原苏联,1931,年式,203mm,榴弹炮装药,由两部分组成：第一部分为减变装药，有一个基本药包和四个等重附加药包。基本药包和附加药包都采用,5/1,硝化棉火药，装在丝制的药包内。在基本药包上缝有,85g,黑药点火药包,第二部分为全变装药，由基本药包和装有,17/7,单基药的六个丝质等重药包组成。基本药包上缝有点火药包，装,200g,大粒黑药,装药有除铜剂，用缝在基本药包上的丝带将基本药包和附加药包扎在一起。,22,例：美国,155mm,火炮采用药包分装式装药,M3A1,装药,：,绿色药包装药，由一个基本药包和四个附加药包组成，构成,1,5,号装药。附加药包用四条缝在基本药包上的布带捆在一起，手工在药包顶部打结,点火药包装,100gCBI,点火药，缝在基本药包下面,整个,M3A1,装药包含大约,2.5kg,单孔发射药。基本药包前方加一个消焰剂药包，每包,57g,，附加药包,4,号和,5,号前各加一个消焰剂药包，每包,28g,。消焰剂为硫酸钾或硝酸钾,23,M4A2,装药：,为白色药包装药，由一个基本药包和四个附加药包组成，构成,3,7,号装药。其基本构造与,M3A1,装药相同。,M4A2,装药包含大约,5.9kg,多孔发射药。基本药包前方加一个消焰剂药包，每包,28g,M119,装药：,单一白色药包,8,号装药，中心传火管穿过整个装药的中心。装药前端缝有消焰剂药包。该装药仅用于长身管,155mm,榴弹炮（,M19,系列和,M198,）,贮存时必须水平放置，以免中心传火管弯曲或折断,M119A1,装药：,该发射装药除了没有环形消焰剂药包外，与,M119,装药完全相同,这种消焰剂药包设计免除了射击火箭增程弹时对火箭发动机点火的影响,24,M203,装药：,单一红色药包,8,号装药，是为,M198,、,M109A5/A6,榴弹炮扩展射程而设计的。中心传火管穿过整个装药的中心，装药前端缝有环形消焰剂药包。该装药内装,M30A1,发射药，仅用于射击,M549A1,（装填,TNT,）火箭增程弹、,M825,发烟弹和,M864,底排弹,25,二、滑膛火炮的装药结构,（,1,）迫击炮装药,迫击炮一般是滑膛炮，射击时炮弹是从炮口装入，称为前膛炮,迫击炮装药属于药包分装式装药，由基本装药（基本药管）和附加药包组成。,平时基本药管、附加药包和弹体、引信分别包装存放，射击时先装上基本药管，再根据射程要求装上适当数量附加药包,迫击炮的基本装药有黑火药和双基药，它们装在金属壳为底座的厚纸筒内成基本药管，基本药管置于迫击炮弹的尾管内。迫击炮的辅助装药一般都装在尾管的外面，依弹道要求分成若干个等重药包。药包的形状根据药形和弹尾结构决定。,26,迫击炮装药结构图,1-,尾翼；,2-,附加药包；,3-,基本药管；,4-,弹体；,5-,炸药；,6-,引信,迫击炮基本药管结构图,1-,底火；,2-,发火砧；,3-2,号黑药；,4-,双带,B,；,5-,管壳；,6-,厚纸塞7-,漆,27,射击时，底火点燃基本药管中的火药，达到一定的压力后燃烧气体冲破纸筒经尾管孔流入弹后空间，再引燃辅助装药。基本装药是小号装药，又是辅助装药的点火具,基本药管的性能对弹道稳定性有重要的影响,由于迫击炮膛压低、弹丸行程短、用变装药，所以火药一般是高燃速、薄弧厚的双基药，如片状、带状、环状等双基药，近年开始采用球形药或粒状药双基药,例：,1963,年式,82mm,迫击炮基本装药是用双带,11,火药，克,-3,式火帽。辅助装药是内装双环,14,双迫药的细麻布药包，共有三个等重药包,28,例：奥地利,SMI 81mm,迫击炮杀伤榴弹、燃烧弹、发烟弹装药,1,小粒药；,2,药包边缘,3,附加药包；,4,基本药包,5,尾管,它有,0,8,号共,9,种装药：,0,号装药要求平均初速,78,2m/s,，由基本药管装药完成,基本药管包括火药、发火座和传火管，装药是双醋,11,粒,31,100,，用药量约,10.6g,1,8,装药除基本药管外，还分别加,1,8,个附加药盒，,1,、,2,号加红色,A,药盒，其火药的弧厚小，燃烧快；继续加的药盒是白色的,B,药盒，内装厚火药,用可燃的药包盒替代药包布（硝化棉、药盒布、增塑剂和安定剂等）,29,（,2,）无后坐炮装药,无后坐炮在炮尾有喷管，射击时有火药气体从炮尾流出，其反作用力能抵消火炮后坐力，有助于降低武器的重量,无后坐炮弹道的特征，反映在装药上：,是低压火炮，为在低压下的火药能正常燃烧，装药点火器的点火强度要高,火药气体流出可能携带未燃完的药粒，装药结构应当考虑如何减少未燃火药的流失问题,与初速相同的一般火炮相比，装药量大约要多出两倍,装药结构需建立一个稳定的喷口打开压力,为适应低压特点，应采用多孔或带状的高热量、高燃速火药,30,多孔药筒线膛无后坐炮装药,基本结构与线膛火炮的定装式装药相似,，主要,不同是药筒是多孔（内垫有一牛皮纸纸筒）,例：,1957,年式,75mm,无后坐炮装药,1-,底火；,2-,内衬纸筒；,3-,药筒；,4-,传火管；,5-,火药；,6-,纸筒；,7-,弹带；,8-,弹体；,9-,引信,用,9/14高钾硝化棉（速燃）火药，多孔药筒内有一牛皮纸纸筒,由底,41,式底火和装,20g,黑药的传火管组成点火件,射击时底火点燃传火管的黑火药，点火药气体从传火管小孔喷出点燃火药，达到一定压力后火药气体冲破纸筒从小孔流入药筒外面的药室和通过喷管流出。用纸筒厚度和药筒孔径控制喷口打开压力；多孔药筒能防止未燃火药流失,31,尾翼稳定滑膛无后坐炮装药,装药结构类似迫击炮全装药结构,例：,1965,年式轻,82mm,无后坐炮装药,1-,螺塞；,2-,定位板；,3-,尾翼；,4-,挡药板；,5-,点火管；,6-,药包；,7-,传火孔；,8-,尾管；,9-,炸药；,10-,药型罩；,11-,防滑帽,尾杆内有点火器，点火药是大粒黑药，放在纸管内形成点火管,尾管有传火孔，放置双带火药的药包绑在尾管上,在尾翼上端有塑料挡药板，尾翅下端有塑料定位板,射击后火药气体打碎定位板流出喷口，压力是打开喷口的压力,装药比,75mm,无后坐炮装药紧凑，火炮更轻,火药流失较大，弹道性能不易稳定,32,（,3,）高压滑膛炮装药,现有的高膛压火炮膛压可接近,800MPa,，弹丸初速能达到,1800m/s,常用滑膛炮发射高速穿甲弹，该类装药有如下特点：,较高的装填密度，常采用多孔粒状药和中心点火管点火,有尾翼的弹尾伸入到装药内占据部分装药空间，点火具长度有限制,常用可燃的药筒和元器件，有助于提高装药总能量和示压效率；简化抽筒操作，提高发射速度，改善坦克内乘员的操作环境,33,例：,120mm,高压滑膛炮脱壳穿甲弹的结构,1-,底火；,2-,消焰剂药包；,3-,可燃传火管；,4-,可燃药筒；,5-,粒状药；,6-,护膛衬纸；,7-,尾翼药筒；,8-,管装传火管；,9-,紧塞具；,10-,火药固定筒；,11-,穿甲弹丸；,12-,上点火药包；,13-O,型密封圈,34,例：某,125mm,坦克炮穿甲弹装药,1-,底火；,2-,消焰药包；,3-,可燃传火管；,4,，,5-,粒状发射药；,6-,可燃药筒；,7-,防烧蚀衬纸；,8-,上点火药包,1-,弹丸；,2,3-,粒状发射药；,4-,管状药；,5-,副药筒；,6-,防烧蚀衬纸；,7-,点火药包；,8-,底盖,为便于输弹机操作，将药筒分为主、副两个药筒，副药筒和弹丸相连,主药筒装粒状药，底部有消焰药包，传火用中心传火管，主药筒有防烧蚀衬纸,为增加传火效率，在主副药筒间有传火药包,副药筒距底火较远，影响粒状药的瞬时同时点火，所以在副药筒中有用于传火的管状药,副药筒中有防烧蚀衬纸,35,三、,步兵武器装药结构,属于药筒定装式装药,是一种牌号的粒状药散装在带有火帽的弹壳内，弹丸和弹壳结合起来的一种结构，没有辅助点火药和其它元件，结构简单,（,1,）手枪和冲锋枪装药,特点：枪管短、压力不高,7.62mm,手枪枪弹装药结构图,火药：多采用燃烧层薄、燃面大（多孔）、高热量火药,如：多,125,、多,45,、,双球,22,58,、双球,20,80,、,国外还采用双基片状药,36,（,2,）步枪和机枪装药,特点：装填密度较大，要求火药有较大的假密度和良好的流散性,火药：多采用增面燃烧的,NC,火药；经过钝感处理的片状或单孔,NC,粒状药（小粒药）,2/1,如：,2/1,、,3/1,樟（,7.62mm,步枪），,4/7,（,12.7mm,机枪），,5/7,（,14.5mm,机枪）等,56,式,7.62mm,步枪枪弹装药结构图,37,四、,特种发射药装药结构,（,1,）布撒器装药,特种弹药是包括照明弹、宣传弹、发烟弹、诱饵弹、训练弹等用于特殊任务的一类弹药,在其弹药中常设有抛撒装药，用于烟幕等子弹的布撒,在引信作用后点燃抛射装药，所产生的气体驱动活塞或直接推进物体运动，完成特定的抛射布撒动作,抛射装药常使用高燃速火药，如黑火药、迫击炮用发射药等,38,例：美国,MK19Modo 406mm,杀伤子母弹,布撒装药是,400gM9,式迫击炮发射药。在布撒装药被点燃后，燃气通过推弹板将子弹推出，完成子弹的布撒过程,39,例：美国,M84B1,系列,105mm,含布撒装药的宣传弹,例：美国,M314,系列,105mm,照明弹装药,40,例：美国,M84,系列,105mm,底抛式六氯乙烷发烟弹,例：美,XM845,式,155mm,电视侦察弹,这些弹丸的布撒火药都是黑火药,41,（,2,）炮射导弹发射装药,炮射导弹是利用火炮发射的一类导弹。由于火箭发动机及其装药占据了大部分药室容积，其尾部几乎延伸到药筒底部，所剩可装发射药的空间是狭长的环状体。炮射导弹的初速和膛压一般都较低（,200,400m/s,、,40,60MPa,）,下图是典型的炮射导弹装药示意图。发射时，点火药点燃发射药推动弹丸运动。为了增加传火效果，常使用管状药，有时在发射药中间加传火药袋,42,（,3,）双药室装药,串联双药室火炮是一种新的发射方法，它在膛压不高的情况下可提高弹丸的初速，具有主药室、副药室膛压较低的特点,发射过程分为以下几个阶段：,点火具点燃主装药，达到启动压力后燃烧气体推动活塞、副药室和弹丸一起运动，此时副药室未点燃；,当主药室压力达到一定值后点燃副药室火药，此时活塞、副药室和弹丸仍然一起运动,当副药室压力大于主,、,副药室压力差时，弹丸与活塞分离,1,主药室火药；,2,主药室点火管,3,固定盖；,4,药筒；,5,活塞；,6,尾翼；,7,副药室发射药；,8,弹丸,43,（,4,）高低压药室装药,一些小口径榴弹发射器的身管较短，为了保证发射药在膛内燃完，同时降低枪口压力，必须使用速燃发射药，如使用多,125,发射药等。但速燃发射药趋向于增加膛压和增大武器的质量,高低压室装药结构有助于该问题的解决,装药在高压室中燃烧产生的气体通过喷口到达低压室，然后推动弹丸运动。该结构可保证发射药在高压室燃完，充分利用了发射药的能量，同时，由于武器承受压力较低，减少了身管厚度和武器的质量,44,（,5,）金属风暴武器系统,通常，由于存在一系列的机械动作，武器的射速不能大幅度提高,澳大利亚发明了一种有别于目前使用的身管武器技术金属风暴,它使枪械由,“,机械式,”,变成了,“,电子式,”,金属风暴基本结构,弹丸,发射药,身管,45,b.,“,金属风暴,”,发射基本原理,电脑控制的充电装置点燃最靠近发射管口的弹丸后面的发射药,发射药的燃烧气体推动弹丸前运动,燃气后坐力使后面的弹丸微微膨胀，保护发射管内其余弹丸并防止其余发射药提前点火,46,c.,“,金属风暴,”,的特点,结构简单紧凑,没有弹匣、供弹机构、抽壳和抛壳机构等，简化了武器结构,组合随心所欲,既可单管，也可多管、多口径、多弹种组合,发射后枪管可丢弃，也可以继续装弹使用,高精度高毁伤,没有部件产生的撞击和声响，便于射手控制武器，提高射击精度,可按程序以极高射速发射多发弹丸，具有高的毁伤概率,军民两用,如用于机场和高层建筑的灭火,海陆空平台均可配置,47,d.,射击频率对金属风暴的内弹道性能的影响,以发射,3,发（强耦合时,2,发）,12.7mm,枪弹为例,假设每发弹后的装药结构相同,计算方案为,4,7,火药，弹丸质量为,00482kg,装药量为,0.017kg,，两发弹间距为,0.16 m,第,1,发弹起动压力为,30,10,6,Pa,，挤进阻力为,25,10,6,Pa,48,次发弹发射在发射前发弹的火药燃气排空后进行（非耦合情况）,49,50,可以看出：,子弹出枪口的速度是逐渐增加的（子弹在枪管中距离逐渐增长）,要保持子弹出枪口,v,0,一致，必须适当调整各发弹的装药结构,2,、,3,发弹,p,m,点出现的时间、大小、对应的弹丸运动行程与速度相同（出现在挤进膛线之前）可以预见：,3,发弹后有相同规律,51,次发弹的发射在前发弹射出膛口，但火药燃气尚未排空后进行（弱耦合情形）,52,可以看出：,第,3,发弹的,p,m,第,2,发弹（受前发弹后效期影响，启动,p,第,2,发）,可以预测：从第,3,发起，后续,p,m,高于前一发,弹丸在挤进膛线开始时刻的膛压有所上升，而后再缓慢下降,（挤进阻力的作用对膛压的影响）,子弹出枪口的速度是逐渐增加的（弹在枪管中距离逐渐增长）,53,次发弹的发射在前发弹还未离开膛口时击发（强耦合情形）,54,可以看出：,第,2,发弹在挤进膛线开始时刻的膛压有所上升，而后缓慢下降（弹丸在挤进时期突然受到挤进阻力的作用）,第,2,发弹受第,1,发弹的影响相当大，第,2,发弹的最高膛压较高,子弹出枪口的速度是逐渐增加的（弹在枪管中距离逐渐增长）,总之，随着射击频率的提高，前发弹与次发弹之间的内弹道过程,耦合现象越来越明显，武器的内弹道过程也越复杂,55,e.,装填条件对金属风暴内弹道性能的影响,以某枪弹为例,装药量变化,虚线：初速；实线：最大膛压；,1,，,2,，,3,：分别为第,1,、,2,、,3,发弹,m,p,v,0,、,p,m,强弱偶合对,v,0,、,p,m,影响程度不同,非偶合,弱偶合,56,火药弧厚变化,2e,1,，,v,0,、,p,m,强弱偶合对,v,0,、,p,m,影响程度不同,非偶合,弱偶合,57,弹丸质量变化,q,v,0,，,p,m,非偶合,弱偶合,58,药室容积变化,w,0,v,0,、,p,m,非偶合,弱偶合,59,f.,金属风暴的侧面装药,采用同一根身管中弹丸和药柱前后依次串联排列的结构身管较长,因此，发明了侧面装药结构,60,5.3,火药装药中的点传火系统,（,1,）对点火系统的要求,能提供点燃装药所必须的能量,实现对装药的均匀而分散的点火,点火性能有重现性,在很短的时间内，使药室压力迅速地增加到足够的程度（使火药很快达到稳定的燃烧）,（,2,）点火器件,目前常用的点火具有：,药筒火帽、底火、中心点火管、辅助点火药包等,药筒火帽,常用的药筒火帽大体由三或四个构件组成,61,三构件火帽,1-,火帽壳；,2-,击发药；,3-,盖片,由火帽壳、击发剂和盖片组成：,火帽壳是一个有一定形状和准确尺寸的铜制凹形壳体,击发剂是由雷汞,Hg(ONC),2,（起爆药）、氯酸钾,KClO,3,（氧化剂）和硫化梯,Sb,2,S,3,（可燃物）混合而成,盖片是锡或铅或羊皮纸制成的小圆片，平时起防潮作用,四构件火帽,比三多一击砧，击砧是锥形或拱形金属片，它的尖端抵在击发剂上，后部为帽壳所固定。击砧和击针夹击击发剂使得火帽作用更可靠,62,对药筒火帽的要求：,a.,应具有一定的外廓尺寸，尺寸应与枪炮的药筒结构紧密配合,b.,有适当的感度，在击针冲击之下能产生一定的冲击能量保证火帽的确实作用,c.,有良好的点火能力，能可靠地点燃辅助点火药和火药,d.,点火作用一致，具有良好的重现性,e.,使用安全，火帽应能足以承受制造、运输和勤务处理中不可避免的振动和撞击,f.,保存时性能安定,g.,构造简单，制造容易，成本低廉,63,一些火帽的性能,序号名称,激发剂（）,质量（,g,）,雷汞,氯酸钾,硫化锑,1,手枪药筒火帽,25,37.5,37.5,0.018,2,手枪药筒火帽,25,37.5,37.5,0.02,3,7.62mm,枪弹火帽,16,55.5,28.5,0.03,4,7.62mm,枪弹火帽,25,37.5,37.5,0.03,5,7.9mm,枪弹火帽,17.5,44.0,38.5,0.03,6,14.5,及,12.7mm,枪弹火帽,25,37.5,37.5,0.04,7,底火火帽,25,37.5,37.5,0.02,8,迫击炮用火帽,35,40,0,0.05,64,底火,口径在,25mm,以下的火炮可以单独使用药筒火帽作为点火具,37mm,口径以上的火炮为保证正常点火，往往需要用少量有烟火药作为辅助点火剂,底火：,将火帽与有烟火药结合成一体的装置,各种底火主要组成包括：,底火本体、有烟火药装药、击发火帽和击砧，还有封闭火药气体的专门装置,对底火的要求,底火的有烟火药量应保证底火有足够的点火能力,底火本体应有足够的强度,底火须保证在运输、勤务处理和装填时的振动情况下不会着火,65,几种常用的底火,底,4,式底火,1-,内帽；,2-,螺套；,3-,锥形塞；,4-,发火砧；,5-,粒状黑火药；,6-,纸片；,7-,底火体；,8-,黑药饼；,9-,垫片；,10-,盖片,底火体：黄铜或钢制成，在底火体底部装有用螺套压紧的火帽。火帽上方是发火砧。发火砧中间装有紫铜锥形塞，它起到一个单向活门的作用,射出后，火帽火焰将锥形塞抬起，气体冲入底火体上部，把装在上部的黑药饼（,6.1g,）点燃。黑药燃烧后，火药气体压力反过来把紫铜锥形塞压紧，防止了火药气体从底火底部冲出。在黑药饼上方有起防潮作用的盖片、垫片,可承受的最大膛压为,350MPa,，它用在,57mm,到,122mm,等口径火炮,66,底,13,式底火,采用紫铜球作为密封装置，能承受更高的压力（,400MPa,）,黑药饼重,2.7g,底,5,式底火,与底,13,式点火类似，药饼重,1.25g,67,中心点火管,对大口径火炮粒状药装药，底火已不能满足要求，常采用点火管作为传火装置,a.,药筒装填用的中心传火管,药筒装填用的中心传火管,1-,点火元件；,2-,黑火药；,3-,排气孔,药筒装填用的中心传火管,1-,身管；,2-,中心传火管；,3-,药筒；,4-,空隙；,5-,弹丸；,6-,软木塞；,7-,衬垫；,8-,药床,68,药包装填用的中心传火管,1-,击针；,2-,底火；,3-,垫圈；,4-,壳体；,5-,组件；,6-,密封圈,中心点火管本体内部充以黑火药或其它适用的点火材料，靠管尾安装的底火引燃,点火管安放在装有散装粒状药药筒的中心轴位置，由几个沿管体轴向开列的径向孔传播点火能量,影响装药床点火的因素有：火药初温、点火管内装药的数量和类型、点火管伸入药床的长度以及孔的数量和位置等,b.,药包装填用的中心传火管,69,药包装填用的中心传火管,1-,导火孔；,2-,粒状火药；,3-,中心传火管；,4-,弹丸；,5-,炮管；,6-,火药；,7-,黑火药底垫；,8-,闩体,中心点火管被直接放入火炮药室腔内,有一个点火具安放于武器的击发闩体上,发射时，点火具通过喷孔输入能量，点燃一个贴在发射装药包上的黑药底垫，从而点燃中心点火管内蛇形袋中的黑火药，使火焰沿轴向的传播得以增强。,药包分装式火药床的点火受如下因素的影响：火药初温、药包脱开的距离、喷孔与黑火药底垫的不同心度等,70,辅助点火药,主要成分：黑火药（,KNO,3,75,，,C 15,，,S 10,）,黑火药尺寸：,大粒黑药：,5.1,10.2mm,，用于大口径火炮的传火药,1,#,枪药：,1.25,2.0mm,，底火用,2,#,枪药：,0.75,1.25mm,3,#,枪药：,0.15,0.75mm,制成辅助底火药包,有时使用多孔性,NC,（点火能力弱，但热量高）,可把黑药和小粒单、双基药混合使用，吸取各自优点,新型点火装置,激光点火、等离子体点火、低速爆轰点火等，在第六章中介绍,71,（,3,）影响点火过程的因素,两大方面：点火系统自身 装药结构,一个良好的点火过程不仅取决于点火系统气相和固相产物的物化特性和流动特性，也取决于火药床的结构和它的物理化学因素,点火药的物理化学性质a.,黑火药自身的火焰传播速度,黑火药粒密度小、空隙多、比表面积大，火焰传播速度快,小粒黑火药的火焰传播速度比大粒黑火药快,自由药粒比固定药粒的火焰传播速度快,不同批号的黑火药的燃烧性能可能不一致（黑药缺点之一）,b.,使用奔那药条,是黑火药与硝化纤维素的溶剂法压制的药条状火药。用它取代大口径火炮装药中部分黑火药，可以明显地增强火焰传播速度,72,点火药位置及点火具结构,点火药位置、点火管的几何结构，如点火管内径、长度、传火孔的孔径及其分布情况等都对点火性能有影响,细长比（传火孔径与点火管长度之比）过小，对气体流动阻力就较大，会妨害火焰在管内的传播,点火管第一排传火孔的高度,h,1,比较小，则第一排孔在点火过程中破孔较早，使管压上升缓慢；反之，当,h,1,增大，破孔时间随之延迟，管压相应增高,火药的理化性能及火药床结构,火药的理化性能包括火药组分、爆热、燃烧温度、分解温度、燃速、火药表面性质、粒度及热传导性质等,各种火药依据其是否容易点燃，大体可排成下列顺序：,有烟药,热量较高的硝化甘油火药,硝化纤维素火药,经石墨光泽和钝化处理过的硝化纤维素火药,73,当外界条件一定时，发射药气化点和分解温度愈高，点燃发射药所需的热量也愈高，发射药不容易被点燃,燃速高的发射药，容易被点燃,热传导系数,过大和过小，都减小积聚在发射药表面上的点火热量，增加点火的困难程度,结构愈疏松的发射药愈容易被点燃,表面愈粗糙的发射药愈容易点火,经石墨光泽和钝感的发射药难点火,装药床的空隙率（或装填密度）、药室的长径比和药室的自由空间、火药装药的起始总燃烧面积对点火过程有明显的影响,起始总燃烧面积大的装药结构在点火阶段易于产生压力波,药包布能减弱点火传火气体的气流速度,74,（,4,）装药点火系统设计的一般知识,点火强度指标,a.,点火药气体压力平均最大值,p,B,；,b.,点火时间,t,B,；,c.,点火药气体压力曲线上升的趋势；,d.,装药单位表面积所吸收的热量,q,i,；,f.,点火压力曲线的重现性。,由于装药的具体条件不同，对这些指标的要求也会有所不同,对于一般线膛武器，主要是控制点火压力、点火时间和点火热量,对于有气体流出的低压火炮，这五项指标都必须考虑,75,点火系统设计的一般知识,点火药种类的选择,黑火药：,产生占其产物重量,55.7,的固体粒子，点火能力较强,生成物中有大量的钾离子,K,+,，它是一种消焰剂,热量较低，射击时会产生烟,射击后膛内残留物质较多，容易污染炮膛、磨碎和吸潮,多孔性硝化棉火药：,热量较高,燃烧时不产生固体粒子，点火能力不如黑火药，有利于无烟射击,容易产生炮尾焰、性能不易稳定,主要在低压火炮中配合黑火药使用，弥补黑火药热量的不足,76,奔那药条：,兼具黑火药与硝化棉火药的优点,国外在大口径火炮中已广泛地用来部分取代黑火药,b.,点火药量的选择,目前火炮装药选择点火药用量主要是依靠经验公式或实验方法,经验公式（,1,）,m,B,为点火药量，,g,；,S,0,为装药的总表面积，,cm,2,；,q,i,为点燃每,cm,2,装药表面所需的热量，,J/cm,2,；,为热损失系数；,Q,v,为水为液态的火药爆热，,J/g,；,K,为决定于装药结构和装药尺寸的系数,77,系数,、,K,和,q,i,的大小应根据实验来定，在一般情况下可取,=1,，,K,=0,，,q,i,1.5J/cm,2,作为估算火炮点火药量的一次近似值,经验公式（,2,）,m,B,为点火药量，,g,；,m,p,为火药装药量，,g,；,2,e,1,为火药燃烧层厚度，,mm,；,为火药密度，g/cm,3,；,为火药装填密度，,g/cm,3,经验公式（,3,）,m,B,/m,p,常数,辅助点火药为多孔性,NC,：常数,0.004,辅助点火药为黑火药：常数,0.008,78,德,155mm,加农炮点火药量对主要弹道诸元的影响,点火药量,m,B,/g,25,50,75,100,125,150,最大膛压,p,m,/MPa,238,263,268,272,279,283,初速,v,0,/m,s,-1,751,749,753,755,767,759,装药引燃时间,t,/ms,882,312,83,92,75,78,德,155mm,加农炮点火药量对主要弹道性能的影响,79,由可以看出：,v,