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      国内研究现状
    四川大学高温高压物理研究所与核工业部西南流体物理研究所联合研制的二级轻炮1987年12月实验成功,该炮是从事冲击波物理及材料合成最先进的动态高压设备,为研究极端条件下的原子分子物理的基础理论和高新技术中各种材料的高温高压下特性的研究,以及功能金刚石的合成和高密度新型能源材料金属氢的研制等高技术研究提供了手段,而且为校内外培养这方面的人才提供了良好的条件[18]。
    中国工程物理研究院在30mm口径二级轻气炮上,曾经利用6kg装药量将30g弹丸发射到8.6km/s的高速,实验后发现,这次实验的装填状态太高了,发射管入口处的小膜片被剪切掉了三瓣,发射管内壁出现了严重的冲刷现象[19]。发射身管被冲下的材料,变成了气态物质喷镀在靶室内。尽管这次实验达到了高弹速指标,但是这种发射状态是不符合实际的,它将极大地影响炮身的寿命。为了避免这类试验状态出现,我们限定最大装药量不超过5kg。此外,西北核技术研究所在二级轻气炮的研制方面也做出了不小的成绩。在1982年建成的单级压缩气炮(发射管内径57mm,长12m,一级气室容积0.0lm3,设计的最大充气压力30MPa)的基础上,加装可拆卸的二级发射装置,实现二级气炮的功能[19]。同时原单级气体炮的功能得以完整的保存,这对节省二级炮的建造、运行费用和提高设备运行利用率都十分有用。但是在研制过程中也遇到了很多技术困难[19]:(1)气体驱动的能量远低于火药驱动,如何有效地提高能量利用效率,获得试验所需的弹重、弹速指标;(2)二级发射冲击力是一级发射的几十倍,如何减少冲击力,使原有工程设备可在新发射条件下安全运行;(3)如何进一步降低实验费用,提高试验效率[19]。
    虽然已经进行了大量的实验,但是理论分析必不可少。目前,国内在数值模拟方面已经具备了一定的理论计算方法,陈大连为了优化二级轻气炮的设计参数和工作参数,介绍了一种准一文不定常的Lagrangian算法,讨论了数值模拟中的若干问题,分析了气动过程[7]:吴应湘在模拟二级轻气炮中,考虑了真实气体影响,摩擦和传热损失,用一文非定常流的特征线理论对储气室、压缩管和发射管中的气流以及活塞和模型的运动规律进行了详细地描述;林绍明、徐南仙等人应用二文Lagrangian有限元程序对超高速发射装置进行了数值模拟设计;吴静、方茂林等人在介绍一级轻气炮内弹道数值模拟中采用了Von Neumann Richtmyer差分格式,所得的结果和实验弹道参数符合良好[7]。他们都通过数值模拟的方法从理论上揭示了提高弹丸速度和弹丸底部压力的各种影响因素,对于二级轻气炮的理论研究有着工作有很大的帮助[7]
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