一种微小口径轻气炮超高速发射装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种微小口径轻气炮超高速发射装置，包括高压气室、泵管、高压锥段、发射管、真空靶室、弹丸，所述高压气室与泵管连接，所述泵管与高压锥段连接，所述高压锥段与发射管连接。本发明专利技术中，利用高压气体进行发射，通过简化高压气室、开展无膜片无弹托设计、高压锥段发射管一体化设计等，结合内弹道仿真优化，实现了直径1～2mm球形弹丸的5km/s以上的超高速发射；本发明专利技术的微小口径超高速发射装置具有结构简单、成本低、发射效率高等特点，可为1～2mm尺寸空间碎片超高速撞击效应评价提供有效的实验手段。的实验手段。的实验手段。

【技术实现步骤摘要】
一种微小口径轻气炮超高速发射装置


[0001]本专利技术涉及超高速发射
，尤其涉及一种微小口径轻气炮超高速发射装置。

技术介绍

[0002]二级轻气炮超高速发射技术是开展空间碎片超高速撞击地面试验的主要技术手段。传统二级轻气炮系统主要由火药室或高压气室、泵管、高压锥段、发射管、真空靶室部分组成。高压气室内部设计快速释放机构，由于空间碎片超高速撞击试验的特殊性，所需弹丸为球形，因此，在传统二级轻气炮基础上增加了弹托
‑
弹丸和分离段设计，将球形弹丸发射至超高速。
[0003]具体原理为：在火药室或高压气室中产生瞬时高压气体，膨胀气体推动活塞压缩泵管内的氢气，锥形设计的高压段使气体体积急剧减小。当压力足够高时，高压气体冲破二级炮管的膜片，驱动弹托
‑
弹丸高速飞行，弹托
‑
弹丸进入分离段(如专利【CN201910968698.9、CN201510141347.2】等所述)，受到高压气体激波和周围流场的共同作用，使弹托产生侧向气动力，弹托分瓣前部张开，逐渐偏离弹道，从而使弹托与弹丸发生分离，最终获得超高速球形弹丸。
[0004]然而，受微小膜片刻槽工艺、分瓣弹托制备工艺以及微小弹丸弹托气动分离技术的限制，当前国内公开报道的二级轻气炮发射口径均≥4mm，尚没有发射口径为1～2mm的超高速发射装置。然而，直径1～2mm球形弹丸的超高速撞击在航天材料和部组件、宇航服等的超高速撞击特性研究中有迫切需求。因此，有必要开发一种结构简单、操作方便，可发射1～2mm球形弹丸的微小口径超高速发射装置。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于：为了解决上述问题，而提出的一种微小口径轻气炮超高速发射装置。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0007]一种微小口径轻气炮超高速发射装置，包括高压气室、泵管、高压锥段、发射管、真空靶室、弹丸，所述高压气室与泵管连接，所述泵管与高压锥段连接，所述高压锥段与发射管连接，高压锥段与发射管之间进行无膜片设计，不再设置工艺复杂、材料性能要求高的隔离膜片，取而代之的是无弹托设计的高塑性弹丸，所述高塑性弹丸可以采用金属或者复合材料，弹丸由高压锥段前端装入，弹丸既能实现膜片的高压密封功能，又没有弹托，有效避免了发射后微小尺寸弹丸与弹托有效分离的难题，所述发射管与真空靶室连接，所述高压气室与泵管之间设置有高压快速释放装置，高压气室内部不再设计快速释放机构，极大简化了高压气室设计复杂性，降低了成本。
[0008]优选地，所述发射管的口径为1
‑
2mm，长度为500mm，所述发射管与高压锥段连接的端部设置有弧形倒角，发射管与高压锥段进行一体化设计，连接的端部取消传统膜片设计，
取而代之设置有弧形倒角，实验过程中，高压锥段与泵管连接处打开，高压锥段与发射管无需分离，将取消弹托的弹丸由高压锥段打开端推入弧形倒角，完成弹丸安装，满足弹丸的发射条件。
[0009]优选地，所述高压锥段的端部设置为20
°
锥角，有利于实现弹丸的超高速发射。
[0010]优选地，所述高压气室的最大注气压力为30MPa，保证在高压气室中产生瞬时高压气体。
[0011]优选地，所述弹丸直径为1
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2mm，且采用金属和复合材料的其中之一制备而成，发射过程中不需要弹托，因此装置取消弹丸弹托分离装置。
[0012]一种微小口径轻气炮超高速发射装置的设计方法，包括以下步骤：
[0013]S1.根据发射口径对装置发射管、高压气室、泵管、高压锥段尺寸、无弹托弹丸进行初步设计；
[0014]S2.通过计算流体力学方法，建立微小口径超高速发射装置的计算模型，借助模型对微小口径发射装置的内弹道过程进行数值计算，获取其内弹道性能参数变化情况；
[0015]S3.对初步设计参数进行优化，最终确定该专利技术设计方案。
[0016]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0017]1、本申请中，利用高压气体进行发射，通过简化高压气室、开展无膜片无弹托设计、高压锥段发射管一体化设计等，结合内弹道仿真优化，实现了直径1～2mm球形弹丸的5km/s以上的超高速发射。
[0018]2、本申请中的微小口径超高速发射装置具有结构简单、成本低、发射效率高等特点，可为1～2mm尺寸空间碎片超高速撞击效应评价提供有效的实验手段。
附图说明
[0019]图1示出了根据本专利技术实施例提供的一种微小口径轻气炮超高速发射装置结构示意图；
[0020]图2示出了根据本专利技术实施例提供的一种微小口径轻气炮超高速发射装置的一体化高压锥段发射管设计结构示意图；
[0021]图3示出了根据本专利技术实施例提供的一种微小口径轻气炮超高速发射装置的超高速发射条件下弹丸完整性分析示意图；
[0022]图4示出了根据本专利技术实施例提供的一种微小口径轻气炮超高速发射装置的数值计算模型示意图；
[0023]图5示出了根据本专利技术实施例提供的一种微小口径轻气炮超高速发射装置的工况2
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3和2
‑
6活塞速度随时间的变化曲线示意图；
[0024]图6示出了根据本专利技术实施例提供的一种微小口径轻气炮超高速发射装置的工况2
‑
3和2
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6弹丸速度随时间的变化曲线示意图。
[0025]图例说明：
[0026]1、高压气室；2、泵管；3、高压锥段；4、发射管；5、真空靶室；6、高压快速释放装置。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]请参阅图1
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6，本专利技术提供一种技术方案：
[0029]一种微小口径轻气炮超高速发射装置，包括高压气室1、泵管2、高压锥段3、发射管4、真空靶室5、弹丸，高压气室1的最大注气压力为30MPa，高压锥段3的端部设置为20
°
锥角，高压气室1与泵管2连接，泵管2与高压锥段3连接，高压锥段3与发射管4连接，形成高压锥段发射管一体化设计，发射管4的口径为1
‑
2mm，长度为500mm，发射管4与高压锥段3连接的端部设置有弧形倒角，发射管4与真空靶室5连接，弹丸直径为1
‑
2mm，且采用金属和复合材料的其中之一制备而成，发射过程中不需要弹托，因此装置取消弹丸弹托分离装置，高压气室1与泵管2之间设置有高压快速释放装置6，装置在进行弹丸发射时，高压快速释放装置6启动释放高压气室内气体，一般为氮气或氦气，高压气体推动泵管2前部活塞快速运动，并压缩泵管2中氢气，随着活塞运动氢气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微小口径轻气炮超高速发射装置，其特征在于，包括高压气室（1）、泵管（2）、高压锥段（3）、发射管（4）、真空靶室（5）、弹丸，所述高压气室（1）与泵管（2）连接，所述泵管（2）与高压锥段（3）连接，所述高压锥段（3）与发射管（4）连接，所述发射管（4）与真空靶室（5）连接，所述高压气室（1）与泵管（2）之间设置有高压快速释放装置（6）。2.根据权利要求1所述的一种微小口径轻气炮超高速发射装置，其特征在于，所述发射管（4）的口径为1
‑
2mm，长度为500mm，所述发射管（4）与高压锥段（3）连接的端部设置有弧形倒角。3.根据权利要求1所述的一种微小口径轻气炮超高速发射装置，其特征在于，所述高压锥段（3）的端部设置为20
°...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓宁，张品亮，武强，宋光明，任思远，陈川，曹燕，
申请(专利权)人：北京卫星环境工程研究所，
类型：发明
国别省市：