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主要符号表 1

第一章 轻气炮内弹道理论 3

1.1 影响弹丸初速的基本因素 3

1.2 弹丸最大可能速度 5

1.2.1 定常假设下的极限速度 5

1.2.2 经典内弹道理论的弹丸极限速度 6

1.2.3 非定常等熵假设下的逃逸速度 7

1.2.4 三种极限速度的讨论 8

1.3 膛内气体压力扰动的传播 9

1.3.1 膛内气体压力扰动传播的定性分析 9

1.3.2 声惯性 11

1.4.1 增大逃逸速度 14

1.4 超高速火炮的理想工质 14

1.4.2 减小声惯性 15

1.5 一级轻气炮——预燃火炮 17

1.5.1 预燃火炮发射原理概说 17

1.5.2 基本假设和方程组 17

1.5.3 膛内气体介质中的扰动传播 19

1.5.4 等截面简波条件预燃炮特征方程 20

1.5.5 等截面简波条件预燃炮中理想发射药气体方程系 22

1.5.6 等截面非简波条件下的预燃火炮 24

1.5.7 有坡膛情况下的预燃火炮 26

1.5.8 一级轻气炮内弹道数值模拟 28

1.6 二级轻气炮工作原理及数学模型 32

1.6.1 二级轻气炮的工作原理 32

1.6.2 二级轻气炮数学模型 33

1.6.3 化学反应加热 40

参考文献 41

第二章 电磁推进原理 42

2.1 电磁推进概念、意义及应用前景 42

2.1.1 电磁炮的发展概况 42

2.1.2 电磁炮的优点及应用前景 45

2.1.3 电磁炮的关键技术 47

2.2 电磁炮的分类 48

2.2.1 导轨炮 48

2.2.2 线圈炮 49

2.2.3 重接炮 50

2.3.1 固体电枢内弹道方程组 52

2.3 电磁导轨炮的内弹道模型 52

2.3.2 等离子体电枢内弹道方程组 54

2.3.3 转换效率 58

2.4 分散馈电导轨炮 59

2.4.1 分散馈电的作用及方式 59

2.4.2 分散馈电导轨炮内弹道方程组 61

2.5 其他形式导轨炮工作原理简介 63

2.5.1 分段导轨炮 63

2.5.2 串联增强导轨炮 66

2.5.3 外场增强导轨炮 67

2.5.4 超导悬浮电枢导轨炮 70

2.5.5 多相导轨炮 70

2.6.2 箍缩电磁炮的理论模型 72

2.6 箍缩电磁炮 72

2.6.1 箍缩电磁炮的概念 72

2.7 电磁火箭炮 76

2.7.1 基本概念及分类 77

2.7.2 理论模型 79

2.8 电磁线圈炮的空间应用 80

2.8.1 小卫星发射 81

2.8.2 月球氧的运送 81

参考文献 82

第三章 电热推进原理 84

3.1 电热炮基本概念 84

3.2 电热炮的分类 86

3.2.1 电弧炮 87

3.2.2 电热化学炮 90

3.2.3 电热轻气炮 91

3.3 受约束高压放电等离子体的基本性质 92

3.3.1 等离子体存在的基本条件 92

3.3.2 等离子体的鞘层 93

3.3.3 等离子体状态方程 93

3.3.4 等离子体的宏观方程 95

3.4 化学工质的选择及其热化学性能 98

3.4.1 化学工质的分类 98

3.4.2 工质的热化学性质 99

3.5 等离子体与化学工质的相互作用 103

3.5.1 化学工质的反应速率 104

3.5.2 影响化学工质反应速率的因素 105

3.5.3 化学工质反应速率对内弹道性能的影响 107

3.6 电热炮内弹道经典模型 111

3.6.1 放电管等离子体数学模型 112

3.6.2 燃烧室液体发射药燃烧及弹丸运动数学模型 115

3.6.3 计算举例 118

3.7 液体发射药电热化学炮内弹道一维两相流模型 119

3.7.1 物理模型 119

3.7.2 放电管内等离子体一维流动数学模型 121

3.7.3 燃烧室一维两相流数学模型 121

3.7.4 算例 125

3.8 电热炮脉冲功率源 126

3.8.1 电容器组储能技术 127

3.8.2 电容器组放电技术 129

3.8.3 脉冲形成网络及数学模型 131

参考文献 133

第四章 液体发射药火炮推进技术及理论 135

4.1 引言 135

4.2 液体发射药火炮的内弹道循环 137

4.2.1 整装式液体发射药火炮的内弹道循环 138

4.2.2 再生式液体发射药火炮的内弹道循环 141

4.3 高压喷射雾化的实验研究 145

4.3.1 实验装置 146

4.3.2 圆柱形喷嘴瞬时射流形态 147

4.3.3 环形间隙喷嘴瞬时射流形态 148

4.3.4 射流核 149

4.4 液体射流破碎和雾化机理 150

4.4.1 液体射流破碎成液滴的机理 151

4.4.2 处于充分雾化方式射流破碎机理 152

4.4.3 未破碎射流长度的数学描述 153

4.4.4 射流破碎形成液滴尺寸的数学描述 153

4.4.5 射流雾化模型 156

4.5 再生式喷射模型 157

4.5.1 以往喷射模型的回顾 157

4.5.2 喷射模型的建立 158

4.6 液体燃料的物理化学性能 163

4.6.1 液体燃料的分类及其理化性能 163

4.6.2 液体燃料性能的基本要求 167

4.7 HAN基发射药液滴燃烧 170

4.7.1 液滴燃烧实验方法 171

4.7.2 HAN基发射药液滴燃烧特性 172

4.7.3 HAN基发射药液滴燃烧简化模型 176

4.8 再生式液体发射药火炮内弹道零维模型 181

4.8.1 内弹道模型应考虑的因素 182

4.8.2 物理模型及基本假设 183

4.8.3 基本方程 185

4.8.4 再生式液体发射药火炮内弹道封闭方程组 188

4.8.5 初始条件 189

4.9 再生式液体发射药火炮内弹道拉格朗日问题 191

4.9.1 气体动力数学模型和速度分布 191

4.9.2 弹后空间压力分布 193

4.9.3 弹后空间的平均压力 195

4.10 计算例题 196

4.11 再生式液体发射药火炮气液两相流内弹道数学模型 199

4.11.1 再生式液体发射药火炮气液两相双连续模型 199

4.11.2 再生式液体发射药火炮气液两相轨道模型 206

参考文献 212

第五章 冲压加速推进技术及原理 214

5.1 引言 214

5.2 冲压加速原理及工作模式 216

5.2.1 冲压加速原理概述 216

5.2.2 冲压加速工作模式 217

5.3.1 混合气体种类及热力学性质 221

5.3.2 混合气体的燃烧实验 221

5.3 混合气体工质 221

5.3.3 混合气体的高压不稳定燃烧分析 224

5.3.4 频谱分析 226

5.3.5 混合气体工质的CJ爆轰速度 228

5.4 亚声速燃烧热节制推进一维内流场数值模拟 231

5.4.1 基本假设 232

5.4.2 平衡化学一维数学方程 232

5.4.3 计算结果分析 236

5.5 亚爆轰推进一维模型的解析解 238

5.5.1 无量纲推力表达式 238

5.5.2 弹道效率与推力压力比 242

5.5.3 弹丸运动过程的数值模拟 243

5.6.1 基本方程 245

5.6 冲压加速器非反应流数值模拟 245

5.6.2 网格生成 247

5.6.3 计算方法 250

5.6.4 边界条件 253

5.6.5 算例及结果分析 254

5.7 冲压加速器化学反应湍流理论模型 255

5.7.1 控制方程 256

5.7.2 湍流模型 258

5.7.3 化学反应模型 259

5.7.4 平衡动力学模型 263

5.7.5 计算模型 265

5.8 冲压加速器反应流场分析 271

5.9.2 三种工作模式实验结果分析 276

5.9 冲压加速过程的实验技术 276

5.9.1 实验测试方法 276

5.9.3 冲压加速气动力分析 280

参考文献 284

第六章 随行装药内弹道理论 286

6.1 随行装药基本概念 286

6.1.1 随行装药效应 286

6.1.2 随行装药的类型 288

6.1.3 随行装药研究发展状况 288

6.2 随行装药关键技术 293

6.2.1 随行技术 293

6.2.3 高燃速火药技术 294

6.2.2 点火延迟时间的控制技术 294

6.3 随行装药经典内弹道模型 295

6.3.1 内弹道过程的物理描述 295

6.3.2 基本假设 297

6.3.3 内弹道数学模型的建立 298

6.3.4 内弹道方程组总结 309

6.3.5 计算举例 311

6.3.6 几种不同的弹后压力分布假设 316

6.4 随行装药内弹道两相流理论 318

6.4.1 内弹道两相流理论的发展与研究 318

6.4.2 物理模型 319

6.4.3 数学模型 320

6.4.4 数值计算方法 325

6.4.5 数值计算结果 328

参考文献 331

第七章 爆炸推进原理 334

7.1 爆炸推进概念及研究状况 334

7.2 爆炸导体推进理论 335

7.2.1 爆炸导体的分类 335

7.2.2 基本方程 338

7.2.3 汽化-爆轰波理论模型 340

7.2.4 电爆炸箔加速飞片的数值模拟 344

7.3 炸药推进理论及应用 348

7.3.1 炸药激励器简介 348

7.3.2 炸药驱动枪(炮)的数学模型 350

参考文献 372