[發明專利]一種基于電磁彈射輔助驅動二級輕氣炮的彈道靶

在審

• 申請號: 202211713589.0
• 申請日: 2022-12-29
• 公開（公告）號: CN116202367A
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 林鍵;胡梅曉;宮建;朱浩;屈振樂;易翔宇;郭秉楠;文帥;孫日明
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: F41B6/00
• 分類號: F41B6/00;F41B11/80;F41B11/71;G01P3/36;G01S17/58;G01J1/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張麗筠

一種基于電磁彈射輔助驅動二級輕氣炮的彈道靶，包括高壓氣體推進段、電樞、活塞、電磁彈射裝置、高壓泵管、一二級連接機構、模型、發射管、膨脹箱、試驗艙及測控系統；高壓氣體推進段一級氣室、氣體泵管、電磁彈射裝置電磁泵管、高壓泵管、一二級連接機構二級氣室、發射管、膨脹箱、試驗艙依次連接；一級氣室釋放出高壓氣體驅動電樞和活塞經氣體泵管進入電磁泵管；電樞在氣體推力和電磁力復合作用下推動活塞經電磁泵管、高壓泵管進入二級氣室；受壓縮的輕質氣體沖破二級膜片，驅動模型經發射管、膨脹箱進入試驗艙。本發明采用高壓氣體和電磁彈射復合驅動，比氣體驅動能力提升數倍以上；可調控改善內彈道特性并在相同能力下降低造價。

技術領域

本申請涉及超高速飛行地面模擬試驗的技術領域，特別是一種基于電磁彈射輔助驅動二級輕氣炮的彈道靶。

背景技術

彈道靶是一種實現氣動試驗模型在靜止氣體中自由飛行的空氣動力學地面試驗設備，可以模擬真實飛行流動條件，可用于開展氣動力/熱、氣動物理、超高速碰撞等試驗測試。從彈道靶試驗能力提升和技術發展趨勢上看，亟需提供更大尺寸模型、更高發射速度試驗能力的超高速彈道靶。

傳統彈道靶通常以二級輕氣炮為核心發射裝置，以火藥為驅動源，利用火藥燃燒后的高壓氣體推動活塞高速運動壓縮泵管中的輕質氣體(氫氣或氦氣)至高溫高壓狀態，利用高壓輕質氣體驅動彈丸(模型)達到所需試驗速度，開展氣動力/熱、氣動物理、超高速碰撞等試驗測試。由于火藥安全性、不確定性和驅動能力的限制，目前火藥驅動的彈道靶發射速度通常在2km/s～6km/s范圍。近年來，國內在二級輕氣炮動力源等方面加強研究，陸續發展了以高壓氣體作為首級驅動的二級炮(見哈爾濱工業大學專利201310279413.3)、氫氧爆轟作為首級驅動的二級輕氣炮(見北京理工大學專利201610989470.4)等。對于以氫氧爆轟作為首級驅動的二級輕氣炮，國內對易燃氣體管理要求嚴格，技術安全性和試驗經濟性較差；對于以高壓氣體作為首級驅動的二級輕氣炮，雖然安全性比火藥和氫氧爆轟方式強，但是驅動能力偏弱。綜上所述，由于驅動能力和安全等因素的限制，傳統二級輕氣炮發射管口徑偏小，通常在50mm以下(最大不超過210mm)，并且發射速度難以達到或超過第一宇宙速度(7.9km/s)。同時，火藥燃氣、壓縮氣體驅動的氣炮系統普遍存在彈丸發射后彈底壓力迅速降低、無法為彈丸提供較高的平均壓力的固有問題，無法保證優良的內彈道性能。

因此，超高速彈道靶亟需兼具強驅動力、高安全性、優良內彈道性能的新型動力源。線圈型電磁彈射裝置具備電磁線圈多級軸向分布、分級模塊化賦能、單級獨立可調的特點，能夠實現更優良可控的內彈道性能。中國專利公開號CN108759559A，公開日2018年11月6日，發明創造的名稱為：一種二級輕氣炮，該申請公開了一種首級驅動采用電磁炮的二級輕氣炮，比火藥驅動、混合氣體爆轟等方式安全性更高，比高壓氮氣驅動占地空間小、發射速度高，由于屬于二級輕氣炮結構，雖然可實現較高的發射速度，但其不足之處是相對于傳統驅動方式初始提速慢、整體造價較高(特別是包括儲能脈沖電容器組的脈沖電源系統)，并且裝填參數不理想時塑性活塞在二級氣室附近容易回彈造成壓縮不充分或者設備損壞。

發明內容

本發明的目的在于解決現有彈道靶發射裝置驅動能力弱、內彈道性能不理想及電磁炮驅動初始提速慢、整體造價較高的問題，發掘電磁彈射裝置驅動方式的潛力，提供一種首級驅動采用高壓氣體和電磁彈射串聯式復合驅動的二級輕氣炮作為發射裝置的超高速彈道靶，保證在超高速發射條件下提升驅動能力、同時改善內彈道性能，為氣動力/熱、氣動物理和超高速碰撞等試驗提供安全、清潔、高效、可控的大口徑試驗平臺。

第一方面，提供了一種基于電磁彈射輔助驅動二級輕氣炮的彈道靶，包括高壓氣體推進段、電樞、活塞、電磁彈射裝置、高壓泵管、一二級連接機構、模型、發射管、膨脹箱、試驗艙及測控系統；其中，

所述高壓氣體推進段包括一級氣室、氣體泵管；

所述電磁彈射裝置包括電磁泵管、纏繞在電磁泵管上的多級驅動線圈、為多級驅動線圈供電的激勵電源和為激勵電源充電的充電機；