本實(shí)用新型屬于超高速碰撞加載試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種三級(jí)輕氣炮。

背景技術(shù)：

輕氣炮能夠驅(qū)動(dòng)不同材料、不同形狀的彈丸或飛片，進(jìn)行各種高速超高速碰撞的實(shí)驗(yàn)，在動(dòng)能武器毀傷效應(yīng)研究、地球空間物理研究、航天器防護(hù)研究以及高應(yīng)變率下的材料性能研究等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，是目前國內(nèi)外最為通用的高速、超高速加載手段。三級(jí)輕氣炮采用三級(jí)驅(qū)動(dòng)方式。

國外三級(jí)輕氣炮通常采用火藥驅(qū)動(dòng)?；鹚幍氖褂?，會(huì)造成實(shí)驗(yàn)室環(huán)境污染，并且對(duì)實(shí)驗(yàn)室提出了火工品的安全保障要求，同時(shí)也增加了清潔炮管的難度和工作量，既提高了實(shí)驗(yàn)成本，也影響實(shí)驗(yàn)效率?，F(xiàn)有的高壓氮?dú)怛?qū)動(dòng)三級(jí)炮相比火藥低污染，但是要達(dá)到8km/s的發(fā)射速度已經(jīng)接近極限，這要求氮?dú)鈿鈮涸?8MPa以上，對(duì)三級(jí)炮一級(jí)靶室的制作工藝有很嚴(yán)苛的要求，也沒有加載到更高速度的潛力。高壓氮?dú)怛?qū)動(dòng)的三級(jí)炮能夠加載的彈丸質(zhì)量也小于1g。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是：一種比高壓氮?dú)饧虞d能力更強(qiáng)、低污染、穩(wěn)定發(fā)射1g彈丸速度超過10km/s的三級(jí)輕氣炮。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：基于氫氧混合爆轟驅(qū)動(dòng)的三級(jí)輕氣炮，它包括：尾部設(shè)有點(diǎn)火裝置的燃燒室，與燃燒室連接的一級(jí)泵管，設(shè)置在燃燒室，與一級(jí)泵管連接處的一級(jí)膜片；連接一級(jí)泵管與二級(jí)泵管的第一高壓錐段，設(shè)置在第一高壓錐段與二級(jí)泵管連接處的二級(jí)膜片；連接二級(jí)泵管與發(fā)射管的第二高壓錐段；設(shè)置在第二高壓錐段與發(fā)射管連接處的三級(jí)膜片；

一級(jí)活塞設(shè)置在一級(jí)泵管內(nèi)，二級(jí)活塞設(shè)置在二級(jí)泵管內(nèi)，發(fā)射管內(nèi)設(shè)彈丸，且發(fā)射管與靶室連接；

一級(jí)泵管的內(nèi)徑與二級(jí)泵管內(nèi)徑的比值在2～4，二級(jí)泵管的內(nèi)徑與發(fā)射管內(nèi)徑的比值在3～5；

一級(jí)泵管的長徑比為3～5，二級(jí)泵管的長徑比為4～7，發(fā)射管的長徑比為1～2；

第一高壓錐段的錐角為5°～25°；第二高壓錐段的錐角為5°～25°；

燃燒室內(nèi)高壓的氫氣、氧氣與氮?dú)獾幕旌蠚怏w，一級(jí)泵管、二級(jí)泵管內(nèi)分別充入氫氣，發(fā)射管抽真空處理。

本實(shí)用新型的具體過程：氫氣、氧氣混合氣體儲(chǔ)存在燃燒室內(nèi)，發(fā)射時(shí)通過點(diǎn)火裝置點(diǎn)火，使得氫氧爆轟產(chǎn)生高溫高壓氣體，高溫高壓氣體使得燃燒室與一級(jí)泵管之間的一級(jí)膜片破裂，驅(qū)動(dòng)一級(jí)活塞運(yùn)動(dòng)；一級(jí)活塞壓縮一級(jí)泵管內(nèi)氣體使其到達(dá)高壓狀態(tài)，第一高壓錐段與二級(jí)泵管之間的二級(jí)膜片在一定壓力下破裂，一級(jí)泵管內(nèi)氣體繼續(xù)驅(qū)動(dòng)二級(jí)活塞，二級(jí)活塞壓縮二級(jí)泵管內(nèi)氣體使其到達(dá)高壓狀態(tài)，第二高壓錐段與發(fā)射管之間的三級(jí)膜片在一定壓力下破裂，二級(jí)泵管內(nèi)氣體驅(qū)動(dòng)彈丸在發(fā)射管內(nèi)加速運(yùn)動(dòng)，在出發(fā)射管時(shí)加速到目標(biāo)速度。

有益效果：1、本實(shí)用新型采用氫氧混合氣體作為驅(qū)動(dòng)源，相比于火藥的驅(qū)動(dòng)源，明顯減少了實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的不環(huán)保因素，降低了存儲(chǔ)火藥帶來的不安全不穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)，提高了輕氣炮的實(shí)驗(yàn)效率，有利于輕氣炮技術(shù)的推廣和使用。

2、本實(shí)用新型相比于高壓氮?dú)獾尿?qū)動(dòng)源，能夠穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)質(zhì)量小于或者等于1g的彈丸；在目標(biāo)速度相同時(shí)，上述燃燒室比高壓氮?dú)怛?qū)動(dòng)三級(jí)炮的一級(jí)氣室所需要的氣壓低的多，大大降低了制造輕氣炮的制造工藝難度；在相同的制造工藝耐壓強(qiáng)度下，氫氧混合爆轟驅(qū)動(dòng)的三級(jí)炮能夠加載相同的彈丸到達(dá)更高的速度范圍。

3、本實(shí)用新型采用三級(jí)驅(qū)動(dòng)方式，可提高氣炮的能量利用效率，使三級(jí)炮的穩(wěn)定發(fā)射速度超過10km/s。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型中第二高壓錐段的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為用于計(jì)算本實(shí)用新型彈丸速度的磁測速裝置測量的實(shí)驗(yàn)波形圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。

參見附圖1，基于氫氧混合爆轟驅(qū)動(dòng)的三級(jí)輕氣炮，它包括：尾部設(shè)有點(diǎn)火裝置1的燃燒室2，與燃燒室2連接的一級(jí)泵管4，設(shè)置在燃燒室2與一級(jí)泵管4連接處的一級(jí)膜片；連接一級(jí)泵管4與二級(jí)泵管7的第一高壓錐段5，設(shè)置在第一高壓錐段5與二級(jí)泵管7連接處的二級(jí)膜片；連接二級(jí)泵管7與發(fā)射管10的第二高壓錐段8；設(shè)置在第二高壓錐段8與發(fā)射管10連接處的三級(jí)膜片；

一級(jí)活塞3設(shè)置在一級(jí)泵管4內(nèi)一級(jí)膜片所在端，二級(jí)活塞6設(shè)置在二級(jí)泵管7內(nèi)二級(jí)膜片所在端，發(fā)射管10內(nèi)三級(jí)膜片所在端設(shè)置彈丸9，且發(fā)射管10與靶室連接，靶室內(nèi)設(shè)有靶板；

一級(jí)泵管4的內(nèi)徑與二級(jí)泵管7內(nèi)徑的比值在2～4，二級(jí)泵管7的內(nèi)徑與發(fā)射管10內(nèi)徑的比值在3～5；

一級(jí)泵管4的長徑比為3～5，二級(jí)泵管7的長徑比為4～7，發(fā)射管10的長徑比為1～2；

高壓錐段1與高壓錐段2錐角的數(shù)值在5°～25°。

參見附圖2，此為第二高壓錐段的簡單示意圖：第二高壓錐端8是一個(gè)圓臺(tái)結(jié)構(gòu)，連接二級(jí)泵管7和發(fā)射管10，錐角的數(shù)值在5°～25°，二級(jí)膜片放置在第二高壓錐段8和發(fā)射管10的連接處。第二高壓錐段起一個(gè)密封與過渡作用。

燃燒室2內(nèi)充入壓力高壓氫氣、氧氣與氮?dú)獾幕旌蠚怏w，一級(jí)泵管4、二級(jí)泵管7內(nèi)分別充入氫氣，發(fā)射管10抽真空處理。

下表為發(fā)射實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)采用球形彈丸，彈丸直徑為5mm，材料為鋁。結(jié)合附圖3，可知，試驗(yàn)3中的彈丸發(fā)射速度到達(dá)18.55km/s。

綜上，以上僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。