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火炮内弹道设计火炮内弹道设计1 绪论内弹道（internal ballistics）是弹道的一部分，内弹道研究弹丸从点火到离开发射器身管的行为。
内弹道学研究对各种身管武器都有重要意义。
击发方法：任何类型的身管武器第一步需要击发火药。
最早的枪支、大炮由一个一端密封的金属管组成。
1.1 内弹道学研究对象内弹道学是研究发射过程中枪炮膛内及火箭发动机内的火药燃烧、物质流动、能量转换、弹体运动和其它有关现象及其规律的弹道学分支学科。
燃烧的发射药产生具有很高压力的气体，使弹丸加速穿过炮膛，直到以预定初速离开炮口。
初速是具有一定质量和形状的弹丸最终要达到的整个射程的基础。
在设计火炮时必须进行计算以保证最正常、最有效地产生所需要的初速。
发射装药产生的能量用于完成好几种工作。
大部分能量用于赋予弹丸速度。
能量还消耗在做下述功上：使弹丸旋转，克服弹丸与膛壁之间的摩擦力，使发射药和发射药气体在膛内运动以及使火炮后坐部分后坐。
有些能量还以热能的形式损失在身管、炮尾、弹丸和药筒（如果使用药筒的话）上。
发射过程都是从点火开始，通过机械击发、电热或其他方式将点火药点燃，所产生的高温气体及灼热粒子再点燃火药装药，迅即扩展到整个装药表面，并同时沿着药粒厚度向内层燃烧。
燃烧进行在一个封闭的空间中，这个空间前由弹丸的弹带封闭，后有火炮所采用的紧塞装置封闭，紧塞装置用于防止火药气体从后面逸出。
在发射药气体的压力达到能使弹丸运动的程度之前，发射药的燃烧速度与膛压增加的速度是成正比例的。
所谓“弹丸启动压力”就是指使弹丸开始向前运动的压力。
当弹丸沿身管向前运动时，供发射药气体占用的空间增大，因此膛压的增加速度减小。
当空间增加所导致的压力的增加相等时，膛压达到最大值。
自此以后膛压开始下降，同时弹丸却在继续加速，甚至在发射药全部燃尽后弹丸仍在继续加速，只是加速度逐渐减小，弹丸一出炮口即变为减速。
下图说明膛内压力、弹丸膛内行程和弹丸速度间的关系。
内弹道学的研究对象，主要是有关点火药和火药的热化学性质，点火和火药燃烧的机理及规律；有关枪炮膛内火药燃气与固体药粒的混合流动现象，有关弹带嵌进膛线的受力变形现象，弹丸和枪炮身的运动现象；有关能量转换、传递的热力学现象和火药燃气与膛壁之间的热传导现象等。
第二章弹丸内外弹道性能试验§2–1 弹丸初速的测定所谓初速（用0υ表示），并不是弹丸脱离炮口瞬间的实际飞行速度（用gυ表示），而是在假设弹丸脱离炮口后仅受空气阻力和重力作用的条件下，由后效区外某弹道段上的实际飞行速度外推到炮口，弹丸应具有的理想速度。
这是一个并不存在的虚拟速度。
由于炮口燃气流在后效期内对弹丸仍有一定的加速作用，所推出的初速将比炮口的实际速度要大三个基本要素（弹道系数C b，初速0υ，射角0θ）之一，是进行弹道计算的初始参量。
在进行弹道计算，密集度分析，特别是偏制射表时，都必须精确测定初速0υ及其散布0υE，而在测定跳角，弹道系数，直射距离以及其它许多弹道试验中，也往往要求同时提供初速υ，以便进行计算与分析。
初速的测定，实际上可归结为如何测量弹道上某点的弹丸飞行速度以及如何由它推算出初速两问题。
测量弹丸飞行速度的方法很多。
从物理原理分，有平均速度法及瞬时速度法；从测量仪器及技术的类型来分，则有电测法与光测法。
目前，最常用的标准方法是电子测量仪测速法和多普勒雷达测速法，它们都是采用平均速度法原理的电测方法。
这里重点介绍电子测时仪测速法。
一、电子测时仪测速方法假定弹道的某一限区间内，弹丸的飞行速度是线性变化的，则该段弹道中点的瞬时速度υ等于该区间的平均速度，即：υ（2–1）=υs/=t式中υ–––弹丸在该区间的平均速度s–––该段弹道的长度t–––弹丸飞行s段花费的时间实际弹丸的速度变化虽不是线性的，但只要截取的弹道区间不太长，弹丸的速度都近为线性变化，其中点瞬时速度都可以用该段的平均速度代替。
实践证明，它具有足够的准确性。
电子测时仪测速就是基于这种原理，利用区截装置来确定弹道段起止位置，利用电子记时仪器记录该段飞行时间的一种测量弹丸速度的方法。
1．区截装置它是一种成对使用的探测器。
它的作用是准确确定弹道区间的起止位置，及时可靠地感受弹丸到达和离开该区间的时刻，并产生感应信号，触发测时仪器开始和停止记时。
弹道学考试范围1.弹道学：研究各种弹丸或其他发射体从发射开始到终点的运动规律及伴随发生的有关现象。
2.内弹道学：是研究弹丸在膛内运动规律及其伴随的射击现象的科学。
3.外弹道学：可以分为质点弹道学和刚体弹道学两部分。
质点弹道学刚体弹道学4.枪炮发射系统的组成：1）身管2）火药3）弹丸5.膛内射击过程：点火传火过程—挤进过程—发射药燃烧推动弹丸膛内运动过程—发射药燃完后弹丸膛内运动过程—后效作用时期6.弹道诸元：1）自射出点o算起的弹丸飞行时间t；2）弹丸质心在地面坐标系中的坐标（x，y，z）；3）质心速度的大小v；4）v与x轴正向的方向倾角θ7.初速Vo是为了简化问题而定义的一个虚拟速度，它并非弹丸质心在枪炮口的真实速度Vg，假设弹丸一出枪口即仅受重力和空气阻力作用，好像后效期并不存在，为了修正此假设所产生的误差，采取一虚拟速度Vo，这个Vo必须满足的条件是：当仅仅考虑重力和空气阻力对弹丸运动的影响，而不考虑后效期内火药气体对弹丸的作用时，在后效期终了瞬间的弹速必须与该瞬时的真实弹速Vm相等。
V0>Vm>Vg8.火药能量特征量：1）爆温T1（燃烧温度）：就是指火药在燃烧瞬间没有任何能消耗的情况下，火药燃气所具有的温度，单位用K表示。
2）比容w：燃烧1kg火药所产生的燃气在0摄氏度和1个大气压下而水保持气态所占有的体积。
3）爆热Qv：1kg火药在真空定容情况下燃烧并将燃气冷却到18摄氏度时放出的热力量。
单位为J/Kg。
4）火药密度：火药密度越大，火药能量越大。
9.气体状态方程的参数构成，与哪些因素有关1）理想气体状态方程：pV/T=R`(R`=8314.32J/kmol`K2）真实气体状态方程：(p+a/v2)(v-α)=RT3）高温高压燃气状态方程：p(v-α)=RT4）定容状态下燃气方程：p(v-α)=RT1v气体的比容；a与气体分子间吸引力有关的常数；α单位质量气体分子体积有关的修正量，余容；R是与气体组分有关的气体常数，表示1kg火药气体在一个大气压下，温度升高1度对外膨胀做的功。
