CN108844418A - 一种尾翼稳定高速超空泡射弹 - Google Patents

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王俊波
王亚丽
杨晓锋
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Abstract

本发明公开了一种尾翼稳定高速超空泡射弹，弹体包括头部空化器、肩部截锥过渡段、后部柱体和尾部尾翼。本发明的尾翼稳定高速超空泡射弹采用了超空泡减阻原理，在水下高速超空泡运动阶段的阻力比不采用超空泡减阻技术的普通射弹降低80％以上，在相同初始发射速度条件下，本发明射弹的射程比普通射弹的射程有大幅增加，且射弹的存速性能较优。由于本发明射弹增加了尾翼，显著增加了水下高速超空泡射弹的弹道稳定性，改善了普通射弹弹道易弯曲、直线性较差的特点，大幅增加了弹道的直线性和可预测性。

Description

一种尾翼稳定高速超空泡射弹
技术领域
本发明涉及射弹技术领域。更具体地，涉及一种尾翼稳定高速超空泡射弹。
背景技术
水雷和鱼雷是水下战中的常用武器，然而长久以来，反水雷或近程反鱼雷的可行手段较少。随着对超空泡技术研究的深入和应用，采用超空泡技术的高速水下射弹来反水雷或近程反鱼雷成为一种可行手段。
当航行体在水下高速运动时，其周围由于高速水流而产生低压区，当低压区压力小于当地饱和蒸汽压时，液体就会汽化，从而生成部分覆盖或者全部包裹航行体的气泡，即为空泡，当全部包裹航行体时，就形成了超空泡。采用超空泡技术的水下高速射弹成为反水雷和近程鱼雷的可行途径。超空泡的产生分为两类：一种是自然超空泡，主要依靠提高航行体速度而生成；另一种是通气超空泡，通过人工通气的方式增加空泡内压力而生成超空泡。由于射弹弹体几何尺度较小，难以在较小的几何空间内安装储气和通气装置，且射弹发射初速通常较高，因此一般采用自然超空泡技术来降低射弹水中运动的阻力，增大射程，提高有效杀伤效果。
现有的水下射弹采用传统空气中枪弹形式，并未因为水的阻力较大而进行特殊设计，沿袭了空气中射弹的设计特征。而水的密度要远大于空气密度，现有射弹在水中运动时，其流体阻力过大，进而造成射弹存速性能较低，射程很小，且水下运动的弹道稳定性较差。
发明内容
为解决现有水下射弹阻力大、速度衰减快、射程短且弹道稳定性差的问题，本发明提供一种新型的尾翼稳定高速超空泡射弹。本发明的射弹应用了超空泡减阻原理，经过特殊设计的弹体外形在高初速情况下产生自然超空泡包裹整个射弹，使得射弹水下运动的黏性阻力大幅降低，进而增大射弹的射程和有效杀伤距离。出于对自然超空泡形态稳定性维持的考虑，本发明中射弹采用了尾翼稳定弹道的方式，不仅能提高射弹在空泡状态下水中运动弹道的稳定性，而且能保持自然超空泡的形态稳定，有利于降低射弹水中运动的流体阻力。由于采用了尾翼，因此射弹在发射时采用外带弹托的方式，弹托的作用点有两类，一类是直接压力作用于平行于射弹底端面的弹托底面，另一类是通过在射弹弹体中部设计有多圈圆环形凹槽，为发射时包裹射弹的弹托提供作用点。
为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：
一种尾翼稳定高速超空泡射弹，弹体包括头部空化器、肩部截锥过渡段、后部柱体和尾部尾翼。
优选地，所述头部空化器为平头圆盘空化器。
优选地，所述平头圆盘空化器的直径Dn不大于后部柱体直径D的1/3。
更优选地，所述平头圆盘空化器的直径Dn为后部柱体直径D的1/4～1/3。
优选地，所述头部空化器为锥头空化器。
更优选地，所述锥头空化器的锥角为120°或135°；锥头空化器的底面直径为后部柱体直径D的1/4～1/3。
优选地，尾翼的高度H不大于后部柱体直径D的一半。
优选地，所述尾部尾翼为三角形尾翼或直角梯形尾翼。
优选地，弹体总长L与后部柱体直径D的比值为18～22。
在另一种实施方式中，本发明的射弹弹体中部设置有多个环形凹槽。
本发明的有益效果如下：
本发明提供的尾翼稳定高速超空泡射弹采用了超空泡减阻原理，在水下高速超空泡运动阶段的阻力比不采用超空泡减阻技术的普通射弹降低80％以上，在相同初始发射速度条件下，本发明射弹的射程比普通射弹的射程有大幅增加，且射弹的存速性能较优。由于本发明射弹增加了尾翼，显著增加了水下高速超空泡射弹的弹道稳定性，改善了普通射弹弹道易弯曲、直线性较差的特点，大幅增加了弹道的直线性和可预测性。
本发明中射弹外部采用弹托承受发射时火药爆炸压力的方案能够增大发射时的承压面积，对射弹发射时的稳定性有所提高，能够部分降低高压对射弹结构材料的要求。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明一种优选实施例的尾翼稳定高速超空泡射弹示意图。
图2为图1中的A-A截面的剖面图。
图3为图1的左视图。
图4为图1的右视图。
图5为本发明另一种优选实施例的尾翼稳定高速超空泡射弹示意图。。
图6为图5中的A-A截面的剖面图。
图7为一种锥形头部空化器的示意图。
图8为另一种锥形头部空化器的示意图。
图9为直角梯形尾翼的示意图。
附图标记说明：
1-平头圆盘空化器、2-肩部截锥过渡段、3-后部柱体、4-尾部三角形尾翼。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
由于水下运动阻力大，不宜采用自旋的方式来稳定射弹。本发明所设计的尾翼稳定高速超空泡射弹，通过特殊的外形设计运用超空泡技术可大幅降低射弹水中运动的阻力，进而显著增加射弹的有效射程和提高射弹摧毁目标时的速度余量，较现有的普通射弹在水中的射程远，杀伤目标效果好，同时本发明所设计的射弹采用尾翼稳定的方式，能够有效提高水下射弹弹道的稳定性，比现有的普通射弹弹道稳定性优。
实施例1
参考图1-图4，本实施例中的尾翼稳定高速超空泡射弹包括四个部分组成，分别是平头圆盘空化器1、肩部截锥过渡段2、后部柱体3、尾部三角形尾翼4。该实施例中的头部空化器采用平头圆盘空化器，其平头以及锋利的边缘在高速运动时诱导产生空泡，且为了使生成的空泡最大截面积不小于弹体的截面积，应保证头部平头圆盘空化器1的取值在一定的合理区间内，通常选取其直径Dn为后部柱体3的直径D的1/4～1/3，本实施例中Dn取4mm，头部空化器的长度Ln取2mm，肩部截锥过渡段2锥角α取6°，后部柱体3的直径D取12mm，长度Lb取161.68mm。后部柱体3可以采用如图3所示的圆柱体，也可以采用有较小锥角的截锥体。尾部三角形尾翼4的高度H不大于后部柱体3的直径D的1/2，取6mm，翼厚t取2mm，尾翼顶角β取9°。射弹总长L取240mm。射弹材料可以根据弹体的工作环境选用不同强度的材料，例如高强钢、锰合金等。
实施例2
参考图5和图6，本实施例与实施例1的不同点在于，弹体中部设置有多个环形凹槽，具体的在后部柱体3的表面设置有如图2中所示的多个环形凹槽，发射时弹体通过凹槽承受弹托对弹体的作用力，分散承担发射时的巨大冲击力，减少射弹底部承受发射时过大的瞬间冲击进而引起结构破坏。
实施例3
本实施方式与实施例1、实施例2的不同点在于，射弹的头部平头圆盘形空化器1采用图7、图8中的锥头空化器，为了有利于入水稳定和水下运动弹道的稳定，通常采用较大锥角的锥头空化器，可以取120°、135°等，同时考虑到让头部空化器生成的超空泡能够完全包裹射弹，应保证头部锥头空化器的底面直径Dn不小于后部柱体3直径D的1/4，一般取1/4～1/3。
头部空化器采用平头圆盘形空化器或者锥头空化器，空化器轮廓清晰，射弹在水中高速运动时，空化器边缘首先开始空化，并随着速度的进一步增加诱导产生完全包裹射弹的超空泡，进而大幅降低射弹的表面阻力，提高射程和增强毁伤效果。
实施例4
本实施方式与以上实施例的不同点在于，射弹的尾部尾翼选用图9所示的直角梯形外形，可以改变尾翼刺入空泡壁面的深度，通过选定适当的尾翼顶角β和尾翼高度H控制尾翼刺入空泡的深度。
按照以上几种不同的具体实施方式，本发明所述的尾翼稳定高速超空泡射弹能够利用超空泡减阻原理，在水下运动时大幅降低弹体表面的流体阻力，增大射程并提高着靶时的有效杀伤能力。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种尾翼稳定高速超空泡射弹，其特征在于，弹体包括头部空化器、肩部截锥过渡段、后部柱体和尾部尾翼。
2.根据权利要求1所述的尾翼稳定高速超空泡射弹，其特征在于，所述头部空化器为平头圆盘空化器。
3.根据权利要求2所述的尾翼稳定高速超空泡射弹，其特征在于，所述平头圆盘空化器的直径Dn不大于后部柱体直径D的1/3。
4.根据权利要求3所述的尾翼稳定高速超空泡射弹，其特征在于，所述平头圆盘空化器的直径Dn为后部柱体直径D的1/4～1/3。
5.根据权利要求1所述的尾翼稳定高速超空泡射弹，其特征在于，所述头部空化器为锥头空化器。
6.根据权利要求5所述的尾翼稳定高速超空泡射弹，其特征在于，所述锥头空化器的锥角为120°或135°；锥头空化器的底面直径为后部柱体直径D的1/4～1/3。
7.根据权利要求1所述的尾翼稳定高速超空泡射弹，其特征在于，所述尾翼的高度H不大于后部柱体直径D的一半。
8.根据权利要求7所述的尾翼稳定高速超空泡射弹，其特征在于，所述尾部尾翼为三角形尾翼或直角梯形尾翼。
9.根据权利要求1所述的尾翼稳定高速超空泡射弹，其特征在于，弹体总长L与后部柱体直径D的比值为18～22。
10.根据权利要求1-9任一项所述的尾翼稳定高速超空泡射弹，其特征在于，弹体中部设置有多个环形凹槽。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110017739A (zh) * 2019-04-09 2019-07-16 北方工业大学 一种新型水下子弹弹头及其制备方法
CN110525633A (zh) * 2019-08-06 2019-12-03 上海机电工程研究所 飞行器稳定尾翼装置
CN110701962A (zh) * 2019-09-04 2020-01-17 南京理工大学 一种用于水下发射的脱壳卡瓣
CN112444165A (zh) * 2019-09-04 2021-03-05 南京理工大学 具有空心外形特征的水下超空泡航行体
CN112444164A (zh) * 2019-09-03 2021-03-05 南京理工大学 高效毁伤的聚能装药超空泡射弹战斗部
CN112444163A (zh) * 2019-09-03 2021-03-05 南京理工大学 一种阻力稳定入水射弹
CN115265289A (zh) * 2022-05-16 2022-11-01 东北大学 一种临界入射角小的枪弹
CN115307491A (zh) * 2022-04-07 2022-11-08 东北大学 一种水下运动稳定的超空泡枪弹

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5955698A (en) * 1998-01-28 1999-09-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Air-launched supercavitating water-entry projectile
CN204240872U (zh) * 2014-11-19 2015-04-01 哈尔滨工业大学 一种水下齿啮合弹性分离弹托
CN104590481A (zh) * 2014-12-11 2015-05-06 中国航天空气动力技术研究院 组合式空化器
CN106364624A (zh) * 2016-10-27 2017-02-01 中国运载火箭技术研究院 一种应用于航行体自主稳定航行的控制装置及方法
CN207439277U (zh) * 2018-01-23 2018-06-01 北京思创天罡装备科技有限公司 基于超空泡原理的水下枪弹弹头

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5955698A (en) * 1998-01-28 1999-09-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Air-launched supercavitating water-entry projectile
CN204240872U (zh) * 2014-11-19 2015-04-01 哈尔滨工业大学 一种水下齿啮合弹性分离弹托
CN104590481A (zh) * 2014-12-11 2015-05-06 中国航天空气动力技术研究院 组合式空化器
CN106364624A (zh) * 2016-10-27 2017-02-01 中国运载火箭技术研究院 一种应用于航行体自主稳定航行的控制装置及方法
CN207439277U (zh) * 2018-01-23 2018-06-01 北京思创天罡装备科技有限公司 基于超空泡原理的水下枪弹弹头

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110017739B (zh) * 2019-04-09 2021-08-17 北方工业大学 一种新型水下子弹弹头及其制备方法
CN110017739A (zh) * 2019-04-09 2019-07-16 北方工业大学 一种新型水下子弹弹头及其制备方法
CN110525633A (zh) * 2019-08-06 2019-12-03 上海机电工程研究所 飞行器稳定尾翼装置
CN112444163A (zh) * 2019-09-03 2021-03-05 南京理工大学 一种阻力稳定入水射弹
CN112444164A (zh) * 2019-09-03 2021-03-05 南京理工大学 高效毁伤的聚能装药超空泡射弹战斗部
CN112444165A (zh) * 2019-09-04 2021-03-05 南京理工大学 具有空心外形特征的水下超空泡航行体
CN110701962A (zh) * 2019-09-04 2020-01-17 南京理工大学 一种用于水下发射的脱壳卡瓣
CN110701962B (zh) * 2019-09-04 2022-01-11 南京理工大学 一种用于水下发射的脱壳卡瓣
CN112444165B (zh) * 2019-09-04 2024-04-09 南京理工大学 具有空心外形特征的水下超空泡航行体
CN115307491A (zh) * 2022-04-07 2022-11-08 东北大学 一种水下运动稳定的超空泡枪弹
CN115307491B (zh) * 2022-04-07 2024-02-02 东北大学 一种水下运动稳定的超空泡枪弹
CN115265289A (zh) * 2022-05-16 2022-11-01 东北大学 一种临界入射角小的枪弹
CN115265289B (zh) * 2022-05-16 2023-08-29 东北大学 一种临界入射角小的枪弹

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