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。AHAF（缩比模型）主要参数是：重量 10 、直径 0.3〜0.5 、长度 0.9〜1.5 、发射
器长度 150〜300 ，模型速度第一阶段 6 利用现有二级轻气炮技术；第二
阶段12〜15 ，釆用二级轻气炮和冲压加速器相结合的技术。AHAF计划虽然
一次性投入较大，但所建立的国家飞行实验可以大大减少全尺寸飞行实验次数，
减小型号研制风险，并可积累弹头设计经验加速研制过程，因此 总体来说是经
济的[4]。
1995 年，美国 Z．I．Slawsky 等通过改善弹丸底部工作气体压力与时间的
关系曲线，研制成功了二级轻气炮设备。以后，美国、加拿大、英国和法国以及
我国一些单位陆续建立了气体炮设备。目前，美国拥有数十座二级轻气炮专门从
事超高速碰撞的试验技术研究。这些设备主要集中在 NASA 的 Johnson Space
Center，AEDC，AMES气动中心以及LLNL 和SNL等国家重点实验室。
近年来，日本 Tohoku 大学的冲击研究所和破碎研究所共同利用二级轻气炮
以研究高速和超高速碰撞的终点效应，如宇宙飞船、导弹以及人造卫星可能受到
陨石和空间碎石群的碰撞情况，研究冲击波的产生和衰减规律，以及由冲击波引起的材料的动态力学性能，包括材料在冲击波作用下的动态屈服强度、层裂强度、
相变；高温、高压下材料的剪切模量等[5～11]
。
1.2.2 轻气炮国内研究状况
二级轻气炮是超高速弹丸驱动中应用最广泛的技术之一。国内的气炮是上世
纪七十年代投产的，但国内许多重要实验室的气炮并没有像国外那样在口径和弹
速变化范围上形成完整配套。目前国内的气体驱动二级轻气炮在口径和弹速变化
范围上逐渐形成规模： Φ57 /l0 口径二级轻气炮可将0.5 弹丸驱动7. 8 ，
Φ57 /14.5 口径二级轻气炮可将 1.5 弹丸驱动到6.4 ，Φ100 /23
口径二级轻气炮可将 20 弹丸驱动到 3 ，Φ100/30 炮是目前国内口径最
大的气体驱动二级轻气炮。
目前中物院流体所拥有 Φ5.3 ～Φ35 不同口径的先进二级轻气炮系统，
弹速范围一般为 2 ～8 ，通过弹靶相撞可获得十万大气压到五百万个大
气压的冲击压力以及数十万摄氏度的高温高压状态，可研究材料高压状态方程、
冲击相变与熔化、材料在高压下的电磁性能、冲击合成新材料以及高速碰撞现象
等。与其它加载设备相比，气体炮可发射各种形状的弹丸，弹丸的质量、材料和
尺寸有很大的适应范围，最突出的优点是弹丸在发射过程中加速时间较长，在获
得高速度的同时其弹丸所承受的加速度和应力较低，这有利于弹丸材料和外形保
持良好的初始状态。中国工程物理研究院在 30 口径轻气炮上，曾利用 6 装
药将30 弹丸发射到 8.6 的高速[5]
。
中国德阳第二重机厂生产的二级轻气炮该设备能够在纳秒时间尺度将凝聚
态（固态、液态以及气态）物质从常温常压状态加载到非常高的温度和压缩状态，
可以文持的时间为微秒量级。对高密度样品压力可达 400 ；对气体样品温度
可达20000 度以上。应用的研究领域：高压物理凝聚态物理；高压化学；冲击波
物理与力学；地球与天体物理；等离子体物理；材料合成与改性。
1.3 论文主要研究内容
二级轻气炮作为一种能有效提高弹丸速度的实验装置，已经得到了国内外
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MATLAB某反后坐装置的优化设计
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某垂直向下低过载发射系统设计与分析
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模块药盒强度试验装置测试设计
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轧机辊子冷却效果试验装置的设计+CAD图纸
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ABAQUS57mm机载火箭发射架结构反设计
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模块药盒强度试验装置总体设计
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