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原文传递航行体模型发射气炮装置研制

论文题名：	航行体模型发射气炮装置研制
关键词：	航行体模型;发射气炮;流体仿真;结构设计
摘要：	在工程应用中，许多研究方向均与入水问题相关，面对水下航行体未来“高速化”、“跨介质”等发展趋势，水洞、水槽试验亟需试验模型具备更高的发射速度，从而必须构建更强的试验模型驱动能力，使试验模型达到较高的速度。航行体模型发射气炮装置研制旨在设计一套发射机构，要求模型出炮口速度大于300m/s，模型质量大于1kg，用于模拟航行体真实入水后的入水冲击、入水空泡和入水轨迹等现象。　　构建了发射气炮总体模型，介绍了发射气炮的工作形式及工作原理，对比了不同工作气体的优缺点，确定了空气作为工作介质。分析了内弹道中关键参数与弹体速度的关系，得出了高压气室压力、高压气室容积、弹体质量、发射炮管长度的具体数值，为发射气炮的结构设计提供了输入参数。基于高压气室容积不可忽略的考虑，建立了发射气炮内弹道修正方程。对自励式快开阀进行了气动方程构建，给出了快开阀中各个腔室的结构尺寸，仿真分析了各个腔室的变化规律，得出了快开阀的响应时间。　　仿真了不同发射炮管长度、不同高压气室压力条件下的弹体发射全过程，获得了弹体速度与运动时间的变化规律，分析了流体仿真结果与数值仿真结果差异的原因，验证了内弹道分析结果的正确性。此外，针对弹前空气阻力不可忽略的考虑，引入压力损失因素并联立理想气体状态方程、弹体运动方程等构建了基于压力损失的发射气炮内弹道模型，分析了弹前空气阻力对弹体速度的影响程度，给出了可以不考虑弹前空气阻力影响的适用范围，为其他发射气炮的研制提供了参考价值。　　根据内弹道及流体仿真结果，对发射气炮进行了结构设计，介绍了各零部件的作用及设计依据，并对辅助发射气炮工作的关键器件进行选型。　　完成了发射气炮的加工、装配、检查等工作，在确保发射气炮具有足够安全性能的前提下，进行了发射调试试验，实验结果表明：快开阀响应时间极短，自励效果充分显示，验证了自励式快开阀通过注排气来控制弹体发射是合理可靠的。
作者：	袁永润
专业：	机械工程
导师：	赵登峰;王凌云
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南科技大学
学位年度：	2022