[發(fā)明專利]一種利用微波提高輕氣炮氣體能量的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610748449.5
• 申請日: 2016-08-26
• 公開（公告）號: CN106352736B
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發(fā)明（設計）人: 董玉財;龔利鳴;孫靜;朱鵬
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: F41B6/00
• 分類號: F41B6/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 臧春喜

技術領域

本發(fā)明涉及一種利用微波提高輕氣炮氣體能量的裝置，尤其適用于利用微波電磁能快速增強氣體能量的超高速動能武器，屬于輕氣炮發(fā)射系統優(yōu)化、增強技術領域。

背景技術

近年來，對空間碎片嚴重威脅太空航天器生存的研究，超高速動能武器毀傷效應的研究極大的推動了材料動力學研究的快速發(fā)展，作為獲得超高速發(fā)射彈丸的有效實現手段，輕氣炮在這種需求背景下迅速的發(fā)展及應用起來。

輕氣炮是一種廣泛用于高速撞擊試驗的發(fā)射系統，應用于模擬空間碎片撞擊效應試驗以及開展超高速動能武器毀傷效應試驗等。

現有的輕氣炮氣體發(fā)射裝置，其氣室構造主要是通過耐高壓的金屬將其內部切削掏空形成單層的儲氣腔室，其上方開有螺紋孔，連接壓力測試裝置，左側底部通過螺栓連接法蘭盤，法蘭盤中部設有用于連接充氣閥門的螺孔，腔室右側與發(fā)射管過盈配合。

現有技術中，傳統的輕氣炮氣體發(fā)射裝置存在如下問題：

1、對外接儲氣設備耐壓性要求過高，傳統輕氣炮氣室無自身的增能機制，故外接儲氣設備必須滿足超高的壓強，才能保證對氣室持續(xù)的充氣，完成彈丸的超高速發(fā)射，因此，對外接儲氣設備耐壓要求極為苛刻，大大的增大了系統安全性的隱患。

2、充氣時間不斷延長，進行幾次打擊后，隨著氣瓶壓強的降低，單次充氣的時間在不斷增長，嚴重地制約了輕氣炮的使用效率。

3、能量利用率較低，傳統的輕氣炮發(fā)射系統僅為利用外接儲氣系統內部的能量，氣室組件未能實現將其他方式的能量轉化為發(fā)射的動力，單一的方式造成能量利用率較低。

發(fā)明內容

本發(fā)明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，本發(fā)明提供了一種利用微波提高輕氣炮氣體能量的裝置，通過設置第一涂層和第二涂層，實現了密封腔體的有效保溫，克服了傳統的輕氣炮氣體發(fā)射裝置氣瓶耐壓性較差的難題；通過設置覆基層，實現了密封腔體內部環(huán)境溫度的穩(wěn)定，解決了傳統的輕氣炮氣體發(fā)射裝置充氣時間不斷延長的問題；通過設置微波源和吸波層，達到了快速提升密封腔體內部壓強的效果，彌補了傳統的輕氣炮氣體發(fā)射裝置能量利用率較低的缺陷。

本發(fā)明的技術解決方案是：

一種利用微波提高輕氣炮氣體能量的裝置，包括第一涂層、微波源、法蘭盤、結構層、第二涂層、充氣接口、覆基層、吸波層和放氣接口；結構層采用空心結構，結構層的一端與法蘭盤固定連接，法蘭盤上粘貼有用于保溫的第一涂層，法蘭盤和第一涂層上均設有用于安裝微波源的孔，結構層內側與第二涂層一側過渡配合，第二涂層另一側與覆基層一側粘合，覆基層另一側電鍍有吸波層，結構層、第二涂層、覆基層和吸波層上均設有用于安裝充氣接口及放氣接口的槽，充氣閥門和放氣閥門分別安裝在充氣接口和放氣接口上，形成一個密閉腔體。

在上述的一種利用微波提高輕氣炮氣體能量的裝置中，法蘭盤上分別設有用于檢測內部氣體狀況的溫度傳感器和壓力傳感器，溫度傳感器的測試范圍是25～400℃，壓力傳感器的測試范圍是2～60Mpa。

結構層、第二涂層、覆基層和吸波層的軸截面形狀均為凸字形，結構層用于承力，第二涂層用于保溫，覆基層用于隔熱，吸波層用于吸收微波源發(fā)出的微波并加熱密閉腔體內部的氣體。

第一涂層和第二涂層均采用RLHY系列隔熱保溫涂料，第一涂層和第二涂層的漿料均涂刷2次，每次間隔2小時，單次涂刷厚度為0.3～0.5mm，第一涂層和第二涂層均采用無氣噴涂。

法蘭盤通過螺栓與螺母的配合連接在結構層上。

微波源采用連續(xù)波，微波源的平均功率為100～5000W。

結構層采用碳素鋼、合金結構鋼或不銹鋼材料，結構層通過熱軋和冷拔進行加工制造。

覆基層采用金屬基陶瓷材料，覆基層采用一體化燒結成形工藝。

吸波層采用鐵磁性吸波材料或碳納米結構吸波材料。

密閉腔體內部的氣體采用輕質氣體。

放氣閥門的開啟響應時間不超過30ms。

本發(fā)明與現有技術相比的有益效果是：

1、本發(fā)明密封腔體內部的氣壓可以有效保持在預壓值的狀態(tài)，當接收到發(fā)射信號后，通過微波的電磁能轉化為內能對工質氣體進行快速加熱，與現有的輕氣炮氣體發(fā)射裝置相比，顯著提升了打擊的響應速率。

2、本發(fā)明采用了微波源將微波饋入的方式加熱增壓技術，既解決在低消耗工質氣體下實現彈丸發(fā)射臨界值(例如發(fā)射臨界值為30Mpa，工質氣體為氦氣，加熱溫度為300℃，進行單次發(fā)射時與現有輕氣炮相比較可節(jié)約工質氣體質量約38％)，同時也減少頻繁更換外接氣瓶的次數，降低了輕氣炮發(fā)射過程所耗的時間成本。