身管武器发射原理解析

身管发射是指利用火药在半封闭的管形容器（称为身管）内燃烧所产生的高温高压燃气膨胀做功，推动被抛射的物体（弹丸）在管内加速运动，获得一定速度，并沿身管所赋予的初始射向飞向预定目标。弹丸所获得的最大速度称为初速。

如图2.1所示，身管发射过程可以分为以下阶段：

图2.1　身管发射过程示意

1—火药燃气；2—弹丸运动；3—身管；4—弹丸；5—炮尾；6—药筒；7—炮闩；pt—膛底压力；pd—弹底压力

（1）点火阶段：利用电能或动能引燃比较敏感的点火药（底火），所产生的火焰点燃发射药。

（2）发射药定容燃烧阶段：发射药点燃后，生成高温高压火药燃气。在燃气压力不足以推动弹丸运动前，发射药在一定容积的药室内进行定容燃烧。随着发射药不断燃烧，燃气压力不断升高。(www.xing528.com)

图2.2　膛内压力变化规律

（3）弹丸加速运动阶段：当弹后燃气压力大到足以推动弹丸运动时，燃气压力推动弹丸开始在身管内加速运动。随着弹丸不断向前运动，弹后容积不断增大，发射药在容积变化的弹后空间里进行变容燃烧，这对发射药燃烧、燃气生成、压力变化、弹丸运动等规律均有直接影响，可通过合理设计发射药的形状尺寸、炮膛结构尺寸等来控制膛内压力变化规律，从而控制弹丸的运动规律。通常，膛内压力变化规律用膛压曲线表示，如图2.2所示。图中的p、l分别为炮膛压力、弹丸行程；下标m、k、g分别表示最大压力点、火药燃烧结束点及炮口点；p0表示弹丸的弹带全部挤进膛线开始运动时的膛内压力，称为挤进压力。

（4）火药燃气后效作用阶段：弹丸运动出管口以后，火药燃气从管口高速喷出，继续对身管和弹丸产生作用，使弹丸有少量增速。因此，可以通过控制从管口高速喷出的火药燃气的流动方向及流量来控制其对身管的作用效果。

（5）弹丸惯性飞行阶段：在火药燃气作用结束之后，弹丸依靠自身的速度和惯性，在空气中飞行，并达到预定目标区。受到重力、空气阻力、气象等条件的影响，弹丸不可能完全按预定计划准确发射到预定目标，而是散布在围绕目标的一定区域内。

弹丸的运动轨迹称为弹道。研究弹丸的运动及伴随发生的各种现象和规律的科学称为弹道学。由于弹丸在不同阶段的运动规律和研究方法不同，弹道学又分为起始弹道学（主要研究点火过程和弹丸启动及其规律）、内弹道学（主要研究火药燃烧规律和弹丸在膛内的运动规律）、中间弹道学（主要研究弹丸飞离膛口后火药燃气排空规律及其伴随现象）、外弹道学（主要研究弹丸在空中的飞行规律）、终点弹道学（主要研究弹丸对目标的作用效应）。