[发明专利]一种复合点火式燃烧轻气炮

说明书

本发明公开了一种复合点火式燃烧轻气炮，包括驱动段、被驱动段、汇聚段、发射管、点火控制系统。驱动段一端封闭，另一端与被驱动段相连，连接处夹装膜片；被驱动段管身安装有压力传感器；汇聚段前端与被驱动段相连，后端与发射管相连，与发射管连接处夹装膜片，管身安装有点火器；发射管内靠近膜片放置弹丸；点火控制系统包括压力传感器、电荷放大器、数字延时脉冲发生器。上述轻气炮，利用复合点火形式，采用汇聚激波反射诱导的爆轰波与点火器强制起爆的爆轰波相互作用诱导产生强激波，而后强激波追赶上弹丸并反射，弹底压力瞬间增加，以较低的代价发掘了一种运行效率更高的气炮系统。

技术领域

本发明涉及一种超高速发射轻气炮，特别涉及一种复合点火式燃烧轻气炮。

背景技术

从第一座轻气炮诞生起，它就成为航空航天、武器装备和行星科学领域的有效研究工具。轻气炮是在传统火炮发射技术基础上发展起来的一种动高压加载装置，依靠高温高压下轻质气体骤然膨胀对弹丸做功，使之达到较高的发射速度。近年来，随着其应用领域的不断拓宽以及模型结构的复杂化，要求这种超高速发射系统，能够以较低的成本在较宽的发射范围内具有更优的内弹道性能。

目前使用较为广泛的是二级轻气炮。传统二级轻气炮采用火药、压缩气体或反应气体作为首级驱动。气炮运行时，火药燃气、压缩气体或者反应气体的燃烧产物驱动活塞压缩泵管中的轻质气体，在锥形段内形成短暂的极高温高压气室，驱动弹丸发射到很高的速度。然而活塞在充当能量传递工具的同时也会带来摩擦损耗，从而降低能量传递效率，而且活塞入锥会造成结构的损伤，给后续工作造成诸多不便。

20世纪90年代，UTRON公司提出燃烧轻气炮的概念，其是一种冲击推进式气炮，采用点火器实现燃烧爆轰，这种爆轰波可看作“反应活塞”，初始的预混物经过燃烧后变为热力学性质更适合作为推进剂的爆轰产物，而后爆轰波反射形成脉冲式高压驱动弹丸加速。燃烧轻气炮在尺寸、重量和可操作性方面与其他气炮系统相比具有不可替代的优势，且无活塞的参与使得能量传递效率显著提高。然而这种利用爆轰产物来驱动的方式，难以维持长时间高压，发射速度相比二级轻气炮并不理想。

为解决现有燃烧轻气炮存在的问题，近年来，申请人提出了一种反射激波诱导爆轰驱动的燃烧轻气炮(CN109539881A)，既保留了传统燃烧轻气炮的优势，又能达到二级轻气炮的出口速度，充分结合了激波的气动和热力学性质以及气相爆轰的强驱动性优势，运行效率较高。但其同样存在一个目前的轻气炮普遍存在，且现有技术无法解决的问题：弹底压力降低很快，也就是说弹丸逐渐“无力”。

为了最大化气炮性能，获得更高的发射速度和发射动能，一方面，各种新型驱动方式相继被提出来，如三级炮、爆炸气体炮、阻抗梯度飞片驱动等，但同时也会带来许多技术问题和高昂的成本；另一方面，研究者们针对气炮几何特征、推进气体以及弹丸(或者活塞)等进行了优化设计，尽管取得了一定的成效，但仍然不能从根本上解决问题。这主要是因为，对于任何一门气炮，均受到气体逃逸速度的限制。从气动原理上来说，推进气体在经过热力学状态重整(二级轻气炮经由活塞挤压，燃烧轻气炮经由爆轰)后形成高温高压“驻室”，随着弹丸的加速运动，弹后的空缺由紧挨的弹底气体填补，弹后不断发出稀疏波，导致弹底压力降低很快，远小于“驻室”内的压力。显然，这是气炮系统固有的问题，并不能仅仅只通过优化参数来解决。

发明内容

本发明的目的是解决传统轻气炮系统弹底压力降低较快从而导致发射性能并不理想的问题，进一步发掘燃烧爆轰驱动方式的潜力，提升发射速度和发射动能，提供一种结构简单且运行效率更高、性能更优的燃烧轻气炮。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的复合点火式燃烧轻气炮，包括自后向前依次连接的驱动段、被驱动段、汇聚段和发射管，还包括作为附属设备的点火控制系统；

所述驱动段为具有恒定圆形内截面的直筒形结构，其后端封闭，前端开口与所述被驱动段连接；