亚音速枪弹气动外形设计与分析(3)

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图2以色列亚音速普通弹

图3亚音速SB193消音弹

为此，出现了一种专门的微声武器。许多国家的特工都装备有微声手枪，常见的微声手枪均在枪管前加装消声器，而俄罗斯PSS7.62mm微声手枪却独辟蹊径，采用一种不同于常见的消声器结构的消声弹。但是无论哪种消声器都仅能降低由火药燃气产生的噪声，而无法降低由弹头激波产生的噪声。俄罗斯9×39mm特种亚音速步枪弹的历史可以追溯1960年5月，当时鲍尔斯的U2侦察机在前苏联境内被击落，俄国人从他身上搜获出来的装备包括了一把微声手枪，于是俄国人就因此就有了一种类似的苏联武器的要求。这把手枪被送到苏联精密机械工程研究院，要求研究院研制出相配套的一系列微声武器及弹药。他们为苏/俄提出了一些微声武器及相配弹药的理论，并开发了一些技术和相关产品。

开始时，这些前苏联工程师设计了一系列采用活塞原理的消声弹药，膛口噪声极低，但也存在有效射程太近的问题，通常只有20米，使用这种弹药的特种手枪很适合特工在人群中秘密暗杀目标人物，但如果要对付100米距离以外的目标就无能为力了。于是前苏联的工程师又开发了两种有效射程达到400米的专用消声弹，分别命名为SP-5普通弹和SP-6穿甲弹，最近又开发出更新的PAB-9穿甲弹。这些专用弹是以7.63×39mmM43步枪弹为基础研究的，弹壳除瓶颈部分外与M43弹基本相同，但改用很长很重的9mm弹头。实际上，这种“大威力”的亚音速弹的作用原理就是依靠弹头巨大重量，在300-400米距离上也能提供很高的终点动能。SP-5（为全被甲弹头（普通弹头），弹头未端有一小段钢芯；SP-6为半被甲弹头（穿甲弹），在弹尖露出硬钢芯，在100米距离上可穿透8mm钢板，在400米距离能穿透2mm钢板。与具有同样消声效果使用手枪弹的武器相比，SP-5和SP-6的优点是有更远的射程和杀伤力。SP-5和SP-6的弹头大约重16克，PAB-9是新研制的，为了增强穿甲效能，采用更重的17.3克硬化钢芯弹头，成本比SP-6稍贵一点。SP-5普通弹和SP-6穿甲弹能在亚音速和低噪声的前提下提供很高的终点效能，而SP-6和新的PAB-9是专门设计是用于在400米距离上对付III级防弹衣的[1]。

俄罗斯还研制出专用的9×39mm突击步枪弹，采用了截头锥形尾部，圆弧部采用多段圆弧构成，经典的结构，很是美观。上图中的以色列亚音速弹头的弧形部也是采用了圆弧多段构成。而对于亚音速SB193消音弹的弧形部长度比例很大，所以弧形部看起来特别的细长。以上已有的亚音速枪弹的弹形的参考，对设计此课题的弹形有着指导意义。

1．3研究课题内容

而对于亚音速枪弹的有效射程的提升，与枪弹外形有着至关重要的密切关系。当枪弹被击发后，弹头飞出枪口，在飞行过程中，空气阻力限制着弹头的飞行距离。所以通过改善亚音速枪弹弹头外形，以减小弹头飞行过程中受到的空气阻力，提高亚音速枪弹的有效射程，是一个很有意义的课题。下面，我们将通过亚音速弹丸外形设计及数值分析，研究和分析亚音速弹头不同外形与空气阻力之间的关系，做出提高亚音速枪弹有效射程的弹头外形设计的参考建议。

2课题部分相关知识及外形初步分析

2．1空气动力学等相关知识

弹丸在空气中飞行，与空气相对运动，所受到的作用力称为空气阻力。显见，此力必与弹丸特性（如大小、形状、结构等）、空气特性（如气温、密度、粘性以及可压缩性等）以及弹丸和空气之间相对运动特性（如相对速度的大小、弹轴的方位等）三个方面有密切的关系。而空气特性，通常，是人为不改变的，我们必须从弹丸特性入手和设计，以减少空气阻力[2]。空气阻力由摩擦阻力、涡流阻力以及超音速时的波动阻力组成。由于空气具有粘滞性，当弹丸在空气中相对运动时会出现环流现象，产生的阻力称为空气摩擦阻力[3-5]。当增大弹丸与空气之间的相对速度v至一定程度，且v小于音速c时，气流将明显地不环绕弹丸表面运动，并在弹底附近出现漩涡，形成涡流，而产生的阻力称为涡流阻力。