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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