CN109668478A - 一种空气炮用稳定推进弹托及其设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种空气炮用稳定推进弹托及其设计方法，通过在圆柱形弹托外侧加工不同数量和尺寸的沟槽，降低弹托在炮管内运动的间隙泄漏量，可以在相同间隙泄漏量下增加弹托和炮管间隙，从而减小弹托外壁和炮膛内壁因加工、杂质等干涉导致的运动不稳定，降低相同发射压力下弹托发射时的损耗，减小设计与机械加工难度，保证弹托稳定发射；通过制定间隙泄漏量指标目标函数的方式，对二维弹托轮廓曲线进行迭代、计算，从而得到相应设计间隙泄漏量率指标参数的弹托二维轮廓，从而设计稳定推进弹托几何形状。该弹托和相关设计方法可为各类空气炮试验提供高效稳定推进的试验技术支撑。

Description

一种空气炮用稳定推进弹托及其设计方法

技术领域

本发明涉及空气炮发射试验装置技术领域，尤其是空气炮发射试验中用的弹托。

背景技术

在航空发动机部件鸟、冰撞击、外物吞咽、叶片丢失、机匣包容打靶，或其他冲击动力学试验等工作中，需要采用空气炮发射弹丸撞击靶板的试验技术，为保证不同类型、不同尺寸、不同外形的弹丸与空气炮内壁的适配，并尽可能保证弹丸加速过程的稳定。如中国专利ZL 201310574270.9号中记载的弹托，采用圆柱外形的中空弹托作为弹-炮匹配设备。但是由于该种弹托和炮管间存在摩擦，此外，弹托外壁和炮管内壁的杂质、加工缺陷等在间隙较小时容易互相干涉而导致推进不稳定，而当间隙较大时，普通弹托的间隙泄漏量又较大，影响弹托推进效率，因此，亟需发展一种高效稳定的推进弹托及其设计方法。

因此，需要一种新的技术方案以解决上述技术问题。

发明内容

本发明设计一种空气炮用稳定推进弹托，可利用气流流经间隙的突扩和突缩中形成的涡有效降低发射过程中弹托与炮管间隙泄漏量，或在同等泄漏量下增加间隙，提高发射效率。

本发明同时提供了针对间隙泄漏量指标开展不同形状弹托几何外形设计方法。

为了实现上述目标，本发明空气炮用稳定推进弹托采用如下的技术方案：

一种空气炮用稳定推进弹托，包括圆柱形的弹托本体，所述弹托本体的外表面上设有至少一个环状沟槽，该环状沟槽周向的设置在弹托本体上。

进一步的，该弹托本体上具有三个相互平行且均匀设置的环状沟槽，且该三个环状沟槽的宽度及深度均相同。该弹托应用于空气炮中并承载弹丸。

有益效果：本发明提供的空气炮用稳定推进弹托，通过在圆柱形弹托外侧加工不同数量和尺寸的沟槽，降低弹托在炮管内运动的间隙泄漏量，可以在相同间隙泄漏量下增加弹托和炮管间隙，从而减小弹托外壁和炮膛内壁因加工、杂质等干涉导致的运动不稳定，降低相同发射压力下弹托发射时的损耗，减小设计与机械加工难度，保证弹托稳定发射。

本发明还提供一种空气炮，包括上述的空气炮用稳定推进弹托。

本发明提供的对上述弹托的设计方法可采用以下技术方案：

包括以下步骤：

(1)、给定初始设计参数，设计若干种的弹托，每种弹托上的沟槽数量、沟槽宽度均不同；

(2)、通过对若干中不同类型弹托的间隙泄漏量分析建模、计算与分析，得到不同弹托的泄漏量；

(3)、对比每种弹托的泄漏量，泄漏量最小的弹托类型作为初始设计构型；

(4)、设定初始设计构型的弹托的泄漏量指标，作为进一步迭代的初始目标参数；

(5)、给定初始设计构型的弹托几何外形的设计参数，包括沟槽间距、沟槽深度、沟槽宽度，再次计算间隙泄漏量；

(6)、每步计算结果与泄漏量指标目标函数进行对比，误差超过1％，则改变初始设计参数，继续计算，进行迭代，直至和目标参数误差小于1％后，确定精细化设计后的弹托几何外形。

有益效果，本发明提供的对弹托的设计方法，通过制定间隙泄漏量指标目标函数的方式，对二维弹托轮廓曲线进行迭代、计算，从而得到相应设计间隙泄漏量率指标参数的弹托二维轮廓，从而设计稳定推进弹托几何形状。

附图说明

图1为现有技术中弹托结构示意图；

图2为本发明中弹托B结构示意图；

图3为本发明中弹托C结构示意图；

图4为本发明中弹托D结构示意图；

图5是不同弹托0.1mm间隙泄漏量对比图；

图6是本发明中弹托结构的设计方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明装置和方法的优选实施方式作进一步的详细描述。

实施例一

本实施例为弹托结构的实施例。

请结合图2至图4所示，本发明公开一种空气炮用稳定推进弹托，该弹托应用于空气炮中并承载弹丸。该弹托包括圆柱形的弹托本体，所述弹托本体的外表面上设有至少一个环状沟槽，该环状沟槽周向的设置在弹托本体上。

具体的说明为，如图2，该弹托本体1上具有三个相互平行且均匀设置的环状沟槽2，且该三个环状沟槽2的宽度及深度均相同。该弹托结构在本实施方式中编号为B结构。如图3，该弹托本体1’上具有四个相互平行的环状沟槽，且其中两个环状沟槽21’的宽度及深度均相同，另外两个环状沟槽22’的宽度较另外两个宽。该弹托结构在本实施方式中编号为C结构。如图4，该弹托本体1上具有两个相互平行且均匀设置的环状沟槽，且该两个环状沟槽2’的宽度均大于B结构中的沟槽宽度。该弹托结构在本实施方式中编号为D结构。

如图5所示，对不同弹托结构的泄漏量进行分析统计，并对比现有技术中的弹托(如图1中的A结构)、B结构、C结构、D结构对比泄漏量，泄漏量最小的弹托结构为B结构。泄漏量小，即可以在相同间隙泄漏量下增加弹托和炮管间隙，从而减小弹托外壁和炮膛内壁因加工、杂质等干涉导致的运动不稳定，降低相同发射压力下弹托发射时的损耗，减小设计与机械加工难度，保证弹托稳定发射。从而可以将空气炮采用上述的空气炮用稳定推进弹托。

实施例二

本实施例为弹托结构的设计方法的实施例。

请结合图6所示，本发明中空气炮用稳定推进弹托的设计方法，包括以下步骤：

(1)、给定初始设计参数，设计若干种的弹托，每种弹托上的沟槽数量、沟槽宽度均不同；

(2)、通过对若干中不同类型弹托的间隙泄漏量分析建模、计算与分析，得到不同弹托的泄漏量；

(3)、对比每种弹托的泄漏量，泄漏量最小的弹托类型作为初始设计构型；

(4)、设定初始设计构型的弹托的泄漏量指标，作为进一步迭代的初始目标参数；

(5)、给定初始设计构型的弹托几何外形的设计参数，包括沟槽间距、沟槽深度、沟槽宽度，再次计算间隙泄漏量；

(6)、每步计算结果与泄漏量指标目标函数进行对比，误差超过1％，则改变初始设计参数，继续计算，进行迭代，直至和目标参数误差小于1％后，确定精细化设计后的弹托几何外形。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种空气炮用稳定推进弹托，包括圆柱形的弹托本体，其特征在于，所述弹托本体的外表面上设有至少一个环状沟槽，该环状沟槽周向的设置在弹托本体上。

2.根据权利要求1所述的空气炮用稳定推进弹托，其特征在于，该弹托本体上具有三个相互平行且均匀设置的环状沟槽，且该三个环状沟槽的宽度及深度均相同。

3.根据权利要求1所述的空气炮用稳定推进弹托，其特征在于，该弹托本体上具有至少两个相互平行的环状沟槽，且该两个环状沟槽的宽度不同。

4.根据权利要求1所述的空气炮用稳定推进弹托，其特征在于，应用于空气炮中并承载弹丸。

5.一种如权利要求1所述空气炮用稳定推进弹托的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、给定初始设计参数，设计若干种的弹托，每种弹托上的沟槽数量、沟槽宽度均不同；

(2)、通过对若干中不同类型弹托的间隙泄漏量分析建模、计算与分析，得到不同弹托的泄漏量；

(3)、对比每种弹托的泄漏量，泄漏量最小的弹托类型作为初始设计构型；

(4)、设定初始设计构型的弹托的泄漏量指标，作为进一步迭代的初始目标参数；

(5)、给定初始设计构型的弹托几何外形的设计参数，包括沟槽间距、沟槽深度、沟槽宽度，再次计算间隙泄漏量；

(6)、每步计算结果与泄漏量指标目标函数进行对比，误差超过1％，则改变初始设计参数，继续计算，进行迭代，直至和目标参数误差小于1％后，确定精细化设计后的弹托几何外形。