典型一级轻气炮主要有弹丸、发射管、高压气室和释放机构等组成。首先对高压气室充 气至指定压力，打开释放机构，气体压力推动弹丸加速运动至炮口。二级轻气炮利用火药气 体推动活塞，运动的活塞压缩气室内的氢气推动弹丸，从而令弹丸在膛口获得一个极高的初 速[4,5]。

b．在机载导弹发射中的应用 机载导弹是飞机武器系统的重要部分，传统的利用抛射弹为发射能源存在一些缺点，如

燃烧速度控制困难、高温高压燃气对机构的严烧蚀、保养以及维修不便等。因此，军械厂商

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都在尽力开发新型发射能源以取代抛射弹。英国 ALKAN 公司推出的一种弹射“麦卡”导弹 的弹射装置就是以高压氮气(压力为 3.52Mpa)作能源的[6]。

2）民用方面可用于井下物资运输、抛射救生设备、传递绳索等。此外，大量的体育赛事 中的枪械使用的气压发射，如德国卡尔·瓦尔特有限公司研制生产的 LGR 系列新一代气步枪， 包括有 LGR 型、LGR 比赛型、LGR 通用比赛型、LGR 青少年型和 LGR 移动靶型。是 LGR 系列气步枪中的一种，是在国际射击竞赛中深受射手欢迎的一种高级比赛气步枪。LGR 移动 靶气步枪是专为打跑猪靶的射手进行训练和比赛而设计的，已在国际射击比赛中，为射手刷 新了该项目的世界记录。其他还有黛西公司生产的 POWERLINE 枪、德国 RWS 公司的气枪 等等[7,8]。

1.2 主要研究内容

本次课题中，要求设计一个垂直向下的发射系统，从空中向水中发射一试验装置。需要 分析气源压力、初始容积对发射体加速过程的影响。缓冲过程使用气缸缓冲，分析其气源压 力对后座下落过程的影响。确定好初始参数并进行机械机构设计，尽量加工制造、安装方便， 机构合理，满足强度要求。

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2 总体设计

2.1 设计任务书

发射口径：120mm，初速：200m/s，最大加速度：≤1000g，发射体质量：15kg，发射管 长度：≤5m，根据给定基本数据进行发射系统设计，具体设计要求和研究内容如下：

1）分析气源压力、初始容积对发射体加速过程的影响，建立发射过程数学模型，进行仿 真分析；来!自~751论-文|网www.751com.cn

2）高压气源能够迅速进入腔室推动发射体运动，减少连接管道压力损失；

3）发射体从上端往下装填，再安装后端盖，要求操作简便，满足强度要求；

4）发射管具有后坐缓冲装置，减少地基、安装架体受力；

5）机械结构设计合理，加工制造、安装方便。

2.2 气动回路图以及工作过程

发射系统示意图如图 2.1 所示，发射时打开气阀，储气罐中的气体因为压力差进入身管 发射体后端膨胀做功，同时推动发射体向下加速运动，当发射体脱离身管时关闭气阀。在发 射体向下运动的同时高压气体对端盖有一向上的推力导致身管向上后坐，后坐至最高点时缓 冲气缸开始工作，在身管下落回原位之前令其停止下落，至此，整个发射过程结束。