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武裝直升機(jī)要想在超低空作戰(zhàn)中充分發(fā)揮機(jī)動(dòng)性和靈活性，既要優(yōu)化整機(jī)系統(tǒng)外形氣動(dòng)結(jié)構(gòu)，更要輕量化外掛裝備，所以，減輕武器系統(tǒng)的重量就成了非常重要的一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。航空火炮是武裝直升機(jī)的主戰(zhàn)兵器，可實(shí)施對(duì)空、對(duì)敵攻擊。常采用小口徑氣推式技術(shù)，氣推式航炮自寸擊時(shí)，需從炮管內(nèi)導(dǎo)出一部分火藥燃燒氣體作動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)航炮機(jī)構(gòu)體聯(lián)動(dòng)工作，自動(dòng)完成航炮開(kāi)膛、抽殼、裝彈、鎖膛和擊發(fā)等工作過(guò)程，氣推式航炮工作時(shí)主要活動(dòng)機(jī)件(傳動(dòng)框)，后退能量很大，必須增加緩沖裝置來(lái)吸收其后座能量。某型航炮氣壓緩沖器(亦稱后擋板或氣體減震器)的作用既能吸收活動(dòng)機(jī)件(傳動(dòng)框)后退時(shí)的剩余能量，又作用活動(dòng)機(jī)件(傳動(dòng)框)獲得一定的前沖動(dòng)能，是航炮關(guān)重承力裝置之一，對(duì)其結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)十分必要，需要進(jìn)行詳細(xì)的有限元分析。
氣壓緩沖器的功用是吸收活動(dòng)機(jī)件(傳動(dòng)框)到后位時(shí)的剩余能量，然后又作用傳動(dòng)框前沖一段距離，使傳動(dòng)框獲得一定的前沖動(dòng)能。其構(gòu)造如圖所示。當(dāng)炮管內(nèi)的彈丸導(dǎo)帶越過(guò)導(dǎo)氣孔時(shí)，火藥燃?xì)馔ㄟ^(guò)導(dǎo)氣管導(dǎo)入氣壓緩沖器。此時(shí)火藥燃?xì)鈮毫Υ笥诨铋T(mén)簧的彈力，推開(kāi)活門(mén)，氣體進(jìn)入內(nèi)腔。當(dāng)彈丸飛出炮口，炮管膛內(nèi)火藥燃?xì)鈮毫ρ杆傧陆担藭r(shí)活門(mén)在活門(mén)簧彈力的作用下關(guān)閉，堵住腔內(nèi)氣體通路，防止氣體外泄。當(dāng)傳動(dòng)框向后運(yùn)動(dòng)撞擊緩沖塞時(shí)，氣壓緩沖器內(nèi)腔氣體在密閉容器中受壓縮，同時(shí)活門(mén)簧跟隨壓縮，共同吸收傳動(dòng)框后座動(dòng)能，從而起到緩沖作用;當(dāng)傳動(dòng)框后退結(jié)束后，氣體膨脹和活門(mén)簧張開(kāi)推動(dòng)傳動(dòng)框前沖，給予傳動(dòng)框起始復(fù)進(jìn)的動(dòng)能�？梢�(jiàn)氣壓緩沖器是利用從炮管引出的氣體，在傳動(dòng)框退到最后位置時(shí)起緩沖作用，同時(shí)又是傳動(dòng)框開(kāi)始復(fù)進(jìn)時(shí)的動(dòng)力。
確定氣壓緩沖器氣體壓力的計(jì)算方法，有精確計(jì)算法和近似法之分，精確計(jì)算法是通過(guò)氣體動(dòng)力學(xué)來(lái)建立微分方程和輔助方程，然后通過(guò)編程求解微分方程組來(lái)確定壓力曲線，而近似法是將方程簡(jiǎn)化或重新假設(shè)，建立方程或圖標(biāo)來(lái)求解。近似法在計(jì)算上比較簡(jiǎn)便、省時(shí)，尤其在進(jìn)行粗略計(jì)算上有一定的優(yōu)勢(shì)，但是計(jì)算結(jié)果有一定誤差，為了計(jì)算出氣壓緩沖器內(nèi)氣體壓力精確的計(jì)算結(jié)果，我們采用精確計(jì)算方法來(lái)確定氣壓緩沖器的壓力大小。某型航炮氣壓緩沖器內(nèi)氣體壓力不但與炮膛內(nèi)的壓力有關(guān)，還與氣壓緩沖器內(nèi)特殊的結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，需要建立氣壓緩沖器內(nèi)相關(guān)參數(shù)微分方程。我們假設(shè)從氣壓緩沖器充氣過(guò)程中的某一瞬時(shí)t起，取微分單元時(shí)間dt，在該時(shí)間間隔內(nèi)，從炮膛經(jīng)氣孔流進(jìn)氣壓緩沖器的能量為dQ，同時(shí)會(huì)有dQ、的能量從活塞與筒壁之間的間隙中漏出，氣筒壁散失的能量為dQt，如果忽略其他次要因素的影響，依照能量守恒定律可得到氣壓緩沖器的能量守恒方程，氣壓緩沖器中氣體的比體積，即1kg氣體的體積。
由于氣壓緩沖器中的氣體與包圍它的氣筒組件之間存在著一定的溫差，氣體的能量將以熱傳導(dǎo)方式散失一部分。在單位時(shí)間內(nèi)，氣體傳給氣壓緩沖器外壁的熱與接觸表面積Fo、溫差T-T。及筒體單位面積上撞擊的氣體質(zhì)點(diǎn)數(shù)成正比。撞擊筒體的氣體質(zhì)點(diǎn)數(shù)，可用氣體的密度來(lái)考慮。單位體積內(nèi)包含的質(zhì)點(diǎn)數(shù)越多，撞擊筒體的機(jī)會(huì)就越大，如果我們假設(shè)在dt時(shí)間內(nèi)，氣壓緩沖器中氣體質(zhì)量的變化，是由炮膛流入氣筒中氣體的質(zhì)量與經(jīng)間隙漏掉的氣體質(zhì)量差決定的，如果設(shè)dY為dt時(shí)間內(nèi)氣體的質(zhì)量變化，則質(zhì)量守恒方程。射擊時(shí)，當(dāng)彈丸越過(guò)充氣孔時(shí)，膛內(nèi)的高壓火藥氣體迅速充入氣壓緩沖器，此時(shí)氣壓緩沖器中壓力由原來(lái)的大氣壓很快上升，直至與炮膛壓力相等。氣壓緩沖器內(nèi)的壓力由大氣壓到與炮膛壓力相等的階段稱為正流階段，即炮膛內(nèi)氣體給氣壓緩沖器充氣加壓階段。此后，膛內(nèi)火藥氣體壓力繼續(xù)下降，使氣壓緩沖器壓力大于炮膛壓力，火藥氣體反流，氣壓緩沖器給炮膛充氣，氣體緩沖器壓力也逐漸降低。該情況持續(xù)到氣筒壓力降到大氣壓力，此階段叫反流階段。氣體流動(dòng)的快、慢可由氣體動(dòng)力學(xué)知識(shí)可知，它決定于炮膛壓力與氣壓緩沖器壓力之比。在正流階段，當(dāng)Pc/P=1.8為超臨界流動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)，流量G不隨壓力比的增加而改變。當(dāng)Pc/PG1.8為亞臨界流動(dòng)，此時(shí)流量Gf隨PC/P的增加而增加。
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