本书主要针对近几十年来武器系统发射领域中出现的新原理、新理论和新方法,论述新概念武器系统的工作过程和发射原理。主要内容包括内弹道流体动力学理论基础、轻气炮内弹道理论、液体发射药火炮内弹道理论、电磁发射原理、电热化学炮发射原理、随行装药发射原理、埋头弹药发射原理和冲压加速发射原理。
本书可作为武器发射工程专业的本科生专业课教材,也可供相关专业的研究生和从事武器发射研究工作的科技人员参考和使用。
随着军事科学技术的发展,特别是当高新技术应用于军事科学领域后,出现了众多以新概念、新能源为关键技术的武器发射新原理,如轻气炮发射原理、液体发射药火炮内弹道理论、随行装药发射原理和埋头弹药发射原理等。
本书是为“新概念武器发射原理”课程编写的,全面介绍武器系统发射领域中的新原理、新理论和新方法,主要论述新概念武器系统的工作过程和发射原理,是武器发射工程专业的必修课教材。书中综合运用内弹道学、工程热力学及流体力学等基础理论知识,注重揭示新概念武器系统的基本发射原理,阐明数学建模的基本思想和处理方法,密切关注新概念发射领域的新进展、新趋势。本书主要针对武器发射工程专业学生,系统而全面地介绍新概念武器系统的种类特点、发射方式、工作原理和发展趋势,以及相关专业领域的主要研究内容、研究方法和研究成果。全书共分8章。
第1章主要介绍内弹道流体动力学理论基础,包括流体运动的基本概念和基本方程,作为后续章节学习的基础。
第2章主要讲述轻气炮内弹道理论,在讨论影响弹丸初速的基本因素、膛内气体压力扰动传播过程的基础上,得出轻质气体是提高弹丸初速的理想工质,并论述一级轻气炮和二级轻气炮的工作原理及内弹道模型。
第3章主要讲述液体发射药火炮内弹道理论,包括液体发射药火炮的内弹道循环、液体燃料的物理化学性能、再生式液体发射药火炮的再生喷射结构、内弹道零维模型和气液两相流动模型等内容。
第4章主要讲述电磁发射原理,着重讨论电磁炮的分类及关键技术、电枢的分类及关键技术、电磁导轨炮的内弹道模型和箍缩电磁炮的理论模型等。
第5章讲述电热化学炮发射原理,包括化学工质的选择及其热化学性能、等离子体与化学工质的相互作用、电热化学炮内弹道经典模型及一维两相流模型及计算方法等理论知识。
第6章主要讲述随行装药发射原理,探讨随行装药基本概念、随行装药关键技术、固体随行装药经典内弹道模型及液体随行装药内弹道一维两相流模型。
第7章主要讲述埋头弹药发射原理,包括埋头弹药的基本概念、发射原理、关键技术和内弹道模型等基本内容。
第8章讲述冲压加速发射原理,在介绍冲压加速原理及工作模式、混合气体工质种类及热力学性质的基础上,讨论亚声速燃烧热节制推进一维内流场数值模拟和亚爆轰推进一维模型的解析解,最后对冲压加速过程的测试技术做了简单介绍。
在内容的讲解上,本书力求物理概念清晰,数学推导严谨,尽可能把严密的数学方法与工程实际相结合,注意引导学生联系工程应用,使学生对新概念发射领域中所涉及的技术及原理有一个系统而全面的了解,掌握武器系统发射领域的新原理、新理论和新方法,拓宽所学专业的知识面,在培养创新思维、增强创新意识、提高专业素养等方面得到锻炼,提高自学能力和综合运用所学专业知识分析问题、解决问题的能力。
在本书的编写过程中,得到南京理工大学内弹道教研室老师的热情关怀和帮助。金志明教授编著的《高速推进内弹道学》,周彦煌教授、王升晨研究员在1990年出版的《实用两相流内弹道学》,王金贵先生编著的《气体炮原理及技术》以及王莹教授、肖峰研究员编著的《电炮原理》都是本书在编著过程中最重要的参考书。在这里对前辈们长期以来的辛勤工作表示崇高的敬意。书中引用的一些素材直接来源于国内外学者们的研究成果,在此对原作者表示谢意。
由于作者的水平有限,书中难免存在缺点和不足之处,敬请广大读者及专家给予批评指正。
作 者
2019年12月