CN103512423B - 一种超音速空气炮发射装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种超音速空气炮发射装置，其包括：气室、大通径常闭电磁阀、带预应力槽金属膜片及其夹持段、拉瓦尔加速管，所述的超音速空气炮发射装置通过大通径常闭电磁阀保证气室稳定注气至设计发射压力并释放压缩空气，通过带预应力槽金属膜片在高压空气作用下的瞬间破裂提供较大的初始发射压力，通过拉瓦尔喷管增速段膨胀高压空气跨越音速，推动弹丸以超音速发射。本发明中的超音速空气炮发射装置，既能够实现传统空气炮试验中发射中低速及亚音速弹丸的要求，也可以实现新开发空气炮试验中发射跨音速及超音速弹丸的要求。
Description
技术领域
本发明涉及空气炮发射试验领域，尤其是一种应用于冲击或碰撞试验的超音速空气炮发射装置。
背景技术
冲击和碰撞领域的试验研究，大多使用空气炮发射不同类型、不同速度弹丸撞击靶板的试验技术，发射装置是空气炮发射试验技术中十分重要的环节。目前，普通的空气炮试验系统，分别使用活塞气阀式、破膜式、电磁阀式等三种发射技术，通过平直管道发射弹丸，由于在平直管道中气流自然膨胀速度不能超过音速，加上气路损失、摩擦等因素，发射速度一般不超过200m/s。当试验需要模拟跨音速或超音速碰撞的工况时，由于现有空气炮发射装置在结构上的固有缺陷，试验系统无法满足发射速度的试验需求。
故，需要一种新的技术方案以解决上述问题。
发明内容
本发明提供一种超音速空气炮发射装置，其既能够实现传统空气炮试验中发射中低速及亚音速弹丸的要求，也可以实现高速空气炮试验中发射跨音速及超音速弹丸的要求。
为实现上述发明目的，本发明超音速空气炮发射装置可采用如下技术方案：
一种超音速空气炮发射装置，包括气室、拉瓦尔加速管、连接气室及拉瓦尔加速管的连接管、连接拉瓦尔加速管的炮管；所述连接管上设有膜片及电磁阀，电磁阀位于膜片及气室之间，膜片将电磁阀及拉瓦尔加速管之间封闭。
与背景技术相比，本发明超音速空气炮发射装置中采用电磁阀保证了气室稳定注气的可靠性及空气炮开启时的流量要求。膜片在本发射装置中起到了快速开关的作用，阀门打开后增大到一定压力后膜片才会破裂形成快速的压力提升脉冲，弥补了电磁阀开启速度慢带来的慢速压力提升的缺陷。拉瓦尔加速管作为增速段，起到了将原平直管道中空气流动速度由高亚音速提升至超音速的作用。
为实现上述发明目的，本发明所述的超音速空气炮发射装置的使用方法采用如下技术方案：
在膜片上设置预应力槽，并设置预应力槽相应设计压力下发生破裂的槽深；关闭电磁阀，向气室内充气至设计发射压力后，打开电磁阀放气，气流的气压增强至使膜片破裂后，气流通过拉瓦尔加速管加速至超音速气流推动设置于炮管内的炮弹发射
附图说明
图1是本发明超音速空气炮发射装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
请参阅图1所示，本发明公开一种超音速空气炮发射装置，包括气室1、拉瓦尔加速管2、连接气室1及拉瓦尔加速管2的连接管3、连接拉瓦尔加速管2的炮管4。所述连接管3上设有膜片5及电磁阀6，电磁阀6位于膜片5及气室1之间。膜片5将电磁阀6及拉瓦尔加速管2之间封闭。在本实施方式中，电磁阀6为大通径常闭式电磁阀。所述连接管3上设有螺栓连接法兰（未图示），通过螺栓连接法兰压紧膜片5。所述的气室1通过大通径常闭式电磁阀阻止向下游泄气以稳定注气至设计压力，通过对所述电磁阀通电打开阀体释放高压空气作为初始推动源
所述膜片上带有预应力槽（未图示），在本实施方式中，膜片5为铝制，在膜片5表面一侧设置十字形且断面为V型的预应力槽。
所述的超音速空气炮发射装置的使用方法，在膜片上设置预应力槽，并设置预应力槽相应设计压力下发生破裂的槽深；关闭电磁阀，向气室内充气至设计发射压力后，打开电磁阀放气，气流的气压增强至使膜片破裂后，气流通过拉瓦尔加速管加速至超音速气流推动设置于炮管4内的炮弹7发射。所述的带预应力金属膜片通过压力破裂试验标定了开槽深度，保证在此槽深下的膜片在设计压力作用下沿开槽方向瞬间破裂，为拉瓦尔喷管进口提供快速的压力脉冲。拉瓦尔加速管增速段按进出口目标马赫数设计曲面，将通过膜片段后的高压空气膨胀跨域音速，最终推动炮弹7以超音速发射。该装置结构简单，成本低，膜片更换方便，易于重复利用，并能够通过不同的膜片改变需要的发射速度，在冲击和碰撞领域的试验中能够得到广泛的使用推广。
Claims (5)
1.一种超音速空气炮发射装置，其特征在于：包括气室、拉瓦尔加速管、连接气室及拉瓦尔加速管的连接管、连接拉瓦尔加速管的炮管；所述连接管上设有膜片及电磁阀，电磁阀位于膜片及气室之间，膜片将电磁阀及拉瓦尔加速管之间封闭。
2.如权利要求1所述的超音速空气炮发射装置，其特征在于：所述膜片上带有预应力槽。
3.如权利要求1或2所述的超音速空气炮发射装置，其特征在于：所述连接管通过螺栓连接法兰压紧膜片。
4.如权利要求2所述的超音速空气炮发射装置，其特征在于：膜片为铝制，在膜片表面一侧设置十字形且断面为V型的预应力槽。
5.一种如权利要求1所述的超音速空气炮发射装置的使用方法，其特征在于：在膜片上设置预应力槽，并设置预应力槽相应设计压力下发生破裂的槽深；关闭电磁阀，向气室内充气至设计发射压力后，打开电磁阀放气，气流的气压增强至使膜片破裂后，气流通过拉瓦尔加速管加速至超音速气流推动设置于炮管内的炮弹发射。
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