中間彈道學

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更新時間: 2013-09-04

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中間彈道學是兵器學分支學科。

中間彈道學中間彈道學

中間彈道學是研究彈丸穿越槍炮膛口流場時的受力和運動規律,以及伴隨膛內火藥燃氣排空過程發生的各種現象的彈道學分支學科。 彈丸飛出槍炮膛口時,高溫、高壓的火藥燃氣被突然釋放,在膛口外急劇膨脹,超越並包圍彈丸,形成氣動力結構異常複雜的膛口流場,繼續對武器及彈丸產生後效作用。並且在膛口周圍形成膛口衝擊波、雜訊及膛口焰,構成對周圍環境的危害。

中間彈道學 -簡介

早期,由於彈道學的理論基礎──力學正開始發展,彈道學僅局限於研究拋射體運動軌跡的力學範疇。隨著彈道測量技術及各基礎學科的發展,彈道學研究的內容逐步擴充,發展成為涉及固體力學、氣體動力學、空氣動力學、液體力學、彈塑性力學、化學熱力學、燃燒理論及爆炸力學等學術領域的綜合性學科,並相繼形成了不同的分支學科。

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自六十年代起,人們就對膛口氣流問題產生了濃厚的興趣,這主要是因為大口徑、高初速火炮的發展,高效率炮口制退器的採用,帶來了膛口焰、膛口衝擊波、雜訊等一系列影響火炮性能、危害炮手安全的問題。這些問題的解決,依賴於人們對膛口氣流物體本質的認識。在中間彈道學的發展中,測量技術和數字模擬方法的研究佔有重要地位。

中間彈道學 -研究內容
中間彈道學中間彈道學研究示意圖

中間彈道學主要研究膛口流場的形成與發展機理、火藥燃氣對彈丸的後效應、火藥燃氣對武器的後效作用、膛口氣流對周圍環境的影響等幾個方面。

1、膛口流場

是由多個衝擊波與射流組成的三維、非定常氣流區。在彈丸飛出前,膛口外已有了由於彈丸在膛內運動而推動空氣柱產生的球面初始衝擊波。彈丸出膛后,口部又形成了一個火藥燃氣射流,它具有形狀與尺寸比較規則的內激波系。

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在射流與初始衝擊波之間,則是火藥燃氣推動空氣形成的第二個球面衝擊波,稱為膛口衝擊波。在射流邊界,未完全氧化的火藥燃氣與空氣混合后,可能再次重新燃燒而形成明亮的膛口焰。當武器裝有各種膛口裝置時,還將出現多個衝擊波與多個射流在空間嵌套、相交的更為複雜的波系。對流場機理的研究是中間彈道學理論分析的基礎。

2、火藥燃氣對彈丸的後效作用

是研究彈丸穿越膛口流場時獲得的增速和受到的擾動。火藥燃氣射流核心的最大速度通常超過2000米/秒,它以馬赫數3~5的相對速度由彈尾方向作用於彈丸,使彈丸繼續加速。在槍炮的射擊過程中,彈丸的運動要經歷膛內階段、射出膛口後繼續受火藥燃氣作用的階段和在空氣阻力、地球引力與慣性力作用下的飛行階段。而且,對於已具有一定初始攻角的彈丸還將產生翻轉力矩,使章動加劇,散布增大。在有膛口裝置或氣流、尾翼不對稱時,這個影響更為嚴重。

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此項研究的目的是為了分析彈丸起始擾動產生的原因和影響因素,尋求控制和減小起始擾動的措施,較為準確地給定外彈道的初始條件,為提高射擊精度、合理地設計彈丸與膛口裝置結構提供理論依據。

3、火藥燃氣對武器的後效作用

是研究後效期膛內參數的變化規律,及火藥燃氣對身管、膛口裝置的反作用力。這對解決武器威力與機動性的矛盾有一定意義。火藥燃氣能產生較大的衝擊波、聲響和火焰,對射手容易造成傷害,故在手持式槍械上較少使用,多用於大口徑機槍。

4、膛口氣流對周圍環境的影響

膛口裝置——安裝在武器膛口,利用彈頭出膛時火藥氣體向外噴射對其產生作用而達到一定效果的裝置,如制退器、減震器、消焰器等裝置。是研究膛口衝擊波、雜訊、膛口焰等危害因素的作用規律與控制原理,為合理防護提供依據,以便最大限度地減輕其危害作用,進一步提高武器的性能。膛口衝擊波理論研究涉及到膛內火藥氣體的流出、膛口衝擊波的形成、近遠流場的特性等一系列重大的研究課題,是中間彈道學的一個主要研究領域。 膛口氣流參數的計算與測量一一國外稱之為「炮膛排空特性」,是中間彈道學的基木問題之一。

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中間彈道學 -區別
中間彈道學相關書籍

中間彈道學是研究彈丸穿越槍炮膛口流場時的受力和運動規律,以及伴隨膛內火藥燃氣排空過程發生的各種現象的彈道學分支學科。彈道學是研究各種彈丸或拋射體從發射起點到終點的運動規律及伴隨發生的有關現象的學科。彈丸從起點到終點要經歷起動、推進、在空中運動、對目標作用等不同的過程,並在不同環境中有不同的運動規律,產生不同的現象。早期,由於彈道學的理論基礎──力學正開始發展,彈道學僅局限於研究拋射體運動軌跡的力學範疇。隨著彈道測量技術及各基礎學科的發展,彈道學研究的內容逐步擴充,發展成為涉及固體力學、氣體動力學、空氣動力學、液體力學、彈塑性力學、化學熱力學、燃燒理論及爆炸力學等學術領域的綜合性學科,並相繼形成了不同的分支學科。

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內彈道學研究發射過程中槍炮膛內及火箭發動機內的火藥燃燒、物質流動、能量轉換、彈體運動和其他有關現象及其規律的學科。是彈道學的一個分支。外彈道學是研究彈丸或拋射體在空中的運動規律及有關現象的學科。是彈道學的一個分支。槍彈、炮彈、火箭彈和航空炸彈等在空中飛行時,由於受空氣阻力、地球引力和慣性力的作用, 不斷改變其運動速度、 方向和飛行姿態。火箭彈在其發動機工作期間,還將受到推力和推力矩的作用。不同的氣象條件也將對彈丸的運動產生影響。通常可以將彈丸的運動分解為質心運動和圍繞質心運動(繞心運動)兩部分,分別由動量定律和動量矩定律描述。外彈道學的研究內容主要包括:彈丸或拋射體在飛行中的受力狀況,彈丸質心運動、繞心運動的規律及其影響因素,外彈道規律的實際應用等。它涉及理論力學、空氣動力學、大氣物理和地球物理等基礎學科領域,在武器彈藥的研究、設計、試驗和使用上佔有重要的地位。

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中間彈道學 -發展前景
中間彈道學相關書籍

20世紀60年代以來,隨著武器威力的不斷提高,射擊精度、膛口氣流對周圍環境的危害作用,及武器威力與機動性的矛盾等問題日益突出;同時,氣體動力學、計算科學以及流場測量和顯示技術等的發展,為中間彈道學的研究提供了理論基礎和實驗手段,使其不斷擴展研究範圍並逐步形成了自己的學科體系。中間彈道學是武器設計和使用的理論基礎。研究中間彈道學的目的即在於應用全彈道的觀點在理論上和實踐上指導武器的設計、使用和改進,使武器在最優化條件下達到預期的射程、射擊精度和戰術效果,並保證重複射擊性能的一致性。

在中間彈道學的發展中,測量技術和數字模擬方法的研究佔有重要地位。這種指導作用,說明了中間彈道學在研究發射武器的各有關學科中佔有重要的地位。除已廣泛採用閃光、激光及 X光高速攝影和多點測壓系統外,在光譜與聲學測溫、激光測速與干涉法流場顯示技術等方面均有較大進展,利用電子計算機進行二維非定常流數值計算已較成熟,可模擬包括彈丸及簡單膛口裝置在內的多介質流場,並朝著三維、真實流場的數字模擬發展。

中間彈道學 -相關學科

軍事學、射擊學、彈道學、內彈道學、外彈道學、終點彈道學、導彈彈道學、軍事地理學、軍事地形學、軍事工程學、軍事氣象學、軍事醫學、軍事運籌學、戰役學、密碼學、化學戰 。

中間彈道學 -參考資料

[1] 豆瓣網 http://www.douban.com/subject/1245214/

[2] 科普網 http://www.ikepu.com/datebase/briefing/stratrgics/intermediate_ballistics.htm

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