燃爆发射产物二次反应对内弹道的影响研究

摘要

燃爆发射发生器喷出的高温高压未完全反应射流进入初容室后会与初容室内的空气发生二次反应，对发射器产生强烈的热冲击与烧蚀。为了控制二次反应造成的负面影响，研究了二次反应对燃爆发射器和弹丸内弹道的影响，通过最小自由能法对燃爆发射发生器的燃爆产物进行热力学计算，基于有限速率/涡耗散模型描述初容室内二次反应的化学反应机理，利用域动分层网格更新方法模拟弹体运动，建立了包含动边界的初容室二次反应流动模型。通过与实验数据的对比，验证了此模型的有效性。研究结果表明：相比不考虑二次反应，含二次反应的初容室内温度上升速度更快，且峰值更高；随着初容室内O₂耗尽，温度逐渐降低；由于二次反应释放能量，弹体在更短的时间内获得更大的加速度，且可以使加速度在短时间内维持在峰值附近，相同时间内，弹体速度更快，位移更远；而扩大初容室容积，可以在一定程度上缓解弹体负载过大的问题，减缓弹体加速度上升速度、减小加速度峰值。研究结果对燃爆发射装置及其内弹道设计提供了一定的理论参考。

关键词

内弹道 / 燃爆发射 / 二次反应 / 数值模拟