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火箭增程迫弹外弹道的独特现象

2015-06-08苏虎仁亢银环荆海斌赵晓红

科学中国人 2015年17期
关键词:增程弹丸弹道

苏虎仁,亢银环,荆海斌,任 霞,赵晓红

淮海工业集团

火箭增程迫弹外弹道的独特现象

苏虎仁,亢银环,荆海斌,任 霞,赵晓红

淮海工业集团

通过对某火箭增程迫弹大射角射击,以及高低温射击试验时出现的反常于普通炮弹的结果进行分析计算,了解增程弹自身特有的规律。

火箭增程;大射角;高低温;射程反常

一、大射角射击,初速低反而射程远

某增程弹采用单喷管、小推力、长时间、端燃火箭发动机的方案。

从方案验证试验中,我们发现该火箭增程弹有一个独特的现象:在大射角时,减装药比全装药的射程远,也就是说:初速低,反而比初速高的射程远,这与普通迫弹(不带火箭发动机)是相反的。实际试验结果如此,我们通过火箭增程弹的外弹道计算程序进行计算,其结果也是这样的。

按射角77°,初速分别为250m/s和280m/s计算,可以看到,弹丸出炮口后5s发动机开始点火工作时,初速高的弹丸其倾角大,它向上飞得更高,弹道更弯曲,落角也大,射程要近一点。

二、弹药保温后射击,温度高反而射程近

该产品在工程样机鉴定时,所做的最大射程和地面密集度试验(常温3组,高、低温各1组,每组7发,射角55.5°),结果是高温的初速高,低温的初速低,但射程与普通迫弹正好相反:高温的射程近,低温的射程远。后来在该产品的设计定型试验中,也是如此。

经分析计算,其原因是火箭发动机在高温时的燃速快、工作时间短、推力大;低温时的燃速慢、工作时间长、推力小。而推力总冲几乎相当,也就是说温度对推力总冲的影响非常小。说明在推力总冲相等的情况下:①长时间、小推力的发动机比短时间、大推力的发动机,其增程效果更好;②在高温、低温的条件下,火箭发动机对射程的影响比发射装药(初速的变化)对射程的影响更大。

三、最大射程的射角,与普通迫弹不一致

我们都知道,普通迫弹最大射程时的射角在45°左右。火箭增程弹是在炮膛发射出去的数秒之后,依靠火箭发动机点火工作助推来增加射程,因此无论从理论分析计算还是实际试验结果来看,其最大射程的射角一般在55°左右甚至达到60°。

由于迫击炮的弹丸是从炮口装填,依靠弹丸自身的重量下滑,底火撞击击针而发射,为了保证击发必须有足够的下滑动能,所以用户使用的战斗炮的最小射角为45°,最大射角可达80°左右。

由于迫击炮弹不能用小射角射击,所以只能使用大射角及减装药来打小射程。普通迫弹的最大射程之射角为45°,最小射程之射角为80°。

经理论计算,增程弹用大射角发射时,可使最小射程达到7500m,扩大射程覆盖范围。下图是射程随射角变化的曲线,射角从45°到80°,射程由小到大(在58°左右达到最大射程),然后由大变得更小。

增程弹θ-X曲线

但由于增加了火箭发动机,使全弹长、质心位置及其外形有了一定的改变,造成弹丸的追随稳定性变差。如果用75°以上的大射角来打小射程,则弹丸在空中飞行时间较长,且弹道太弯曲,造成地面密集度较差。所以,火箭增程迫弹最大射程之射角约为58°,最小射程之射角为45°。

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