[發明專利]基于匯聚激波反射誘導爆轟驅動的燃燒輕氣炮

在審

• 申請號: 201910067897.2
• 申請日: 2019-01-24
• 公開（公告）號: CN109539881A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 侯自豪;朱雨建;楊基明
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: F41F1/00
• 分類號: F41F1/00
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;趙鎮勇

本發明公開了一種基于匯聚激波反射誘導爆轟驅動的燃燒輕氣炮，包括驅動段、被驅動段、匯聚段、注氣裝置、發射管、靶室；驅動段管身開有注氣孔，一端封閉，另一端與被驅動段相連，連接處設有膜片；被驅動段管身開有注氣孔；匯聚段大徑與被驅動段相連，小徑與發射管相連，連接處設有發射管膜片；注氣裝置用于向驅動段充入氫氣及氮氣、向被驅動段及匯聚段充入氫氣、氧氣及氮氣預混可燃氣體；發射管內設有彈丸，且一端位于靶室內。該輕氣炮，破膜后激波經匯聚反射后誘導爆轟形成，利用燃料化學能代替火藥或壓縮氣體驅動，運行效率高且污染小；由于沒有活塞，對結構要求和損傷更小且運行時間僅為毫秒量級。

技術領域

本發明涉及一種超高速發射技術，尤其涉及一種基于匯聚激波反射誘導爆轟驅動的燃燒輕氣炮。

背景技術

輕氣炮是一種利用高溫下低分子量氣體工質膨脹做功的方式來推動彈丸并使之獲得極高速度的發射系統。它是一種通用的裝置，能發射各種形狀的彈丸，且彈丸的質量、尺寸和材料有很廣的適應范圍，在氣動物理、氣動力學、高速碰撞等領域發揮著不可替代的作用。

傳統的輕氣炮多采用固體發射藥作為首級驅動能源，火藥的使用使氣炮結構和附屬設備變得復雜，帶來安全、污染、清潔等諸多問題；使用壓縮氣體作為驅動能源的輕氣炮對結構密封性要求較高，且壓縮氣體的能量密度相對較低，不能滿足較高速度的發射需求。上述二級或者多級輕氣炮中，重型活塞的使用會使得有一部分能量消耗在活塞與壁面的摩擦損耗上，從而降低能量傳遞效率，而且活塞入錐的沖擊會造成氣炮結構的損傷，給后續的活塞取出工作造成麻煩。

燃燒驅動輕氣炮是近些年來發展起來的一項新技術，其利用點火器實現燃燒爆轟后釋放可燃輕質氣體的化學能來驅動彈丸。由于沒有活塞的參與，使得能量傳遞效率大大提高，運行時間縮短一個量級，然而這種采用爆轟波反射后形成駐室高壓來驅動彈丸的方式，很難在錐形段內維持長時間高壓，導致彈底壓力很快降低，發射速度并不理想。

發明內容

本發明的目的是提供一種運行效率高、運行時間短、結構簡單、性能穩定的基于匯聚激波反射誘導爆轟驅動的燃燒輕氣炮。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

本發明的基于匯聚激波反射誘導爆轟驅動的燃燒輕氣炮，包括自后向前依次連接的驅動段、被驅動段、匯聚段、發射管，所述發射管的前端設有靶室；

所述驅動段為具有恒定圓形內截面的直筒形結構，其后端封閉，管身設有驅動段注氣孔，所述驅動段注氣孔與注氣裝置的氫氣和氮氣高壓混合氣體注氣管連接；

所述被驅動段亦為具有恒定圓形內截面直筒形結構，在被驅動段與驅動段連接處設置有被驅動段膜片，被驅動段管身設有被驅動段注氣孔，所述被驅動段注氣孔與所述注氣裝置的氫氣、氧氣和氮氣預混可燃氣體注氣管連接；

所述匯聚段為圓截面筒形結構，其內徑自后向前逐漸縮小，直徑縮小比值為4～10；

所述發射管為小孔徑圓直管道，在其與所述匯聚段的連接處設有發射管膜片，發射管的前端開口，并位于靶室內；

在所述發射管內較靠近發射管膜片位置處放置彈丸。

由上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明實施例提供的基于匯聚激波反射誘導爆轟驅動的燃燒輕氣炮，通過發掘燃燒爆轟驅動方式的潛力，采用高效驅動手段，進一步提升了輕氣炮的運行效率，降低了實驗成本。解決了傳統輕氣炮采用固體發射藥或者壓縮氣體驅動的弊端和問題，運行效率高、運行時間短、結構簡單、性能穩定。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的基于匯聚激波反射誘導爆轟驅動的燃燒輕氣炮結構示意圖；

圖2為本發明實施例中注氣裝置與驅動段和被驅動段的連接示意圖；

圖3為本發明實施例中的匯聚段的軸向剖視結構示意圖；