第二次世界大战中,德国V-2火箭的使用,出现了液体作为化学推进能源的液体推进剂(LRP)。由于液体推进剂具有能量较高、易于控制等很多潜在的优点,尤其是因为固体发射药火炮很难再取得重大突破性的进展,更使它引起了研究人员的广泛关注,使得液体发射药火炮技术得到飞跃发展,成为空间飞行器、中程导弹的主要运载工具[3]。64275
由于液体发射药火炮具有的重大军事价值,世界各国都非常重视对这项工作的研究,国外从事液体发射药火炮及其相关技术研究工作的主要国家有美国、英国、法国、德国、俄罗斯、日本等,其中美国的研究工作发展得最快。
RLPG结构示意图如下图1.1:
图1.1 RLPG结构示意图
1983年美国完成了105mm再生式液体发射药火炮的实验,获得的炮口速度为810m/s,其装药与弹重比为0.28。到了90年代,美国在AFAS计划中选择液体发射药火炮作为主方案,使对再生式液体发射药火炮的研究达到顶点。1992年,美国研制出了新样炮,接着马上就在陆军尤马实验场对AFAS的155mm样炮进行了射击实验,发射了M549AI式标准弹,弹丸初速达到了998 m/s,最大射程则达到44.4km。而美国陆军目前所使用的155mm 固体发射药火炮发射同样弹丸的射程为只有30km。从这里我们可以明显地看出,RLPG性能远远超过了SPG的性能指标。然而在1994年5月,该样炮在美国马尔它基地的实验中发生了膛炸事故,经过调查研究,科研人员认为RLPG技术尚未成熟,还需要进一步的改进,为了AFAS计划顺利完成,美国被迫放弃对RLPG的研究。但是,尽管如此,争议各方均认为RLPG及其相关技术有较高的性能和优势。论文网
英国从上世纪五十年开始了对LPG的研究工作,并设计和发展了多种实验装置,他们主要进行了小规模的基础预研。德国从上个世纪七十年代也开始了对RLPG的研究,但是有关研究情况的报告比较少。俄罗斯(前苏联)对LPG的研究起步比较晚,八十年代末由于经费不足而停止研究,据称他们并没有在研究中发现严重的压力振荡现象。德国目前的研究重点在RLPG的压力振荡问题上,研究工作进行得比较细致和深入,在不同口径的火炮上,他们采用不同的发射药、不同的点火方式和不同的喷嘴等进行了大量试验,并对试验结果进行对比分析。
国内杨忍军[4]等人在RLPG点火及喷射过程方面做过研究,高正明[5]等人做了液体火箭发动机点火初期推力参数的预测研究。
近10年来,国内外学者及专家围绕再生式液体炮(RLPG)出现的压力振荡问题,进行了大量的研究和探索。 Wren G[6]等人研究了液体发射药喷射流量、能量释放速率与压力振荡之间的关系, 提出了通过增加液体发射药燃速系数或者燃速指数、减少液体发射药的堆积量可降低RLPG的振荡幅值的观点; Knapton J D[7], Tran P K[8]等人研究了口径分别为30mm的RLPG和155mm的RLPG出现的压力振荡现象, 并就此提出了激励机制多种; Coffee T P等人[9]建立了RLPG的二维多相燃烧模型, 并模拟得出了30mm口径的RLPG压力振荡的频率与幅值; Vosen S R[10]等人通过在燃烧室内壁上加装有弹性的衬垫来吸收压力波, 以达到抑制燃烧室内压力振荡幅值的目的。国内余永刚[11]等人在23mmRLPG上也做了压力振荡研究,获得了从点火到燃烧控制方面的结果。
Cook[12]等人根据大液滴和圆柱形液射流的雾化理论和实验结果, 推导出平均液滴直径的表达式, 广泛应用于再生式液体炮(RLPG)内弹道模拟计算中。国内王中伟[13]等人做了雾化模型中液滴直径关系的研究,得到了环形喷嘴喷雾平均液滴直径随喷射压降变化的经验关系式,并与国外学者的研究结果做了比较。 再生式液体炮点火国内外研究现状综述:http://www.751com.cn/yanjiu/lunwen_71345.html