97式18.4mm動(dòng)能痛塊彈飛行狀態(tài)分析

朱永杰

【摘 要】針對(duì)97式18.4mm動(dòng)能痛塊彈飛行穩(wěn)定性差的問題，對(duì)該彈丸在空氣中的飛行狀態(tài)進(jìn)行分析，查找出影響彈丸飛行穩(wěn)定性的關(guān)鍵可控因素，為下一步改進(jìn)動(dòng)能痛塊彈形打下基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】動(dòng)能痛塊彈；防暴槍；飛行穩(wěn)定性；力矩

97式18.4mm動(dòng)能痛塊彈作為97式系列防暴槍的主要配用彈種之一，被武警部隊(duì)和公安干警廣泛應(yīng)用于執(zhí)勤、處突、反恐等任務(wù)中。但在實(shí)際使用過程中，暴露出其飛行穩(wěn)定性差的問題需對(duì)其在空氣中飛行狀態(tài)進(jìn)行分析，查找出飛行穩(wěn)定性差的原因，為后期改進(jìn)彈道性能提供依據(jù)。由于97式18.4mm系列防暴槍是滑膛武器，故其在發(fā)射時(shí)彈丸不會(huì)產(chǎn)生自旋。所以在對(duì)其進(jìn)行飛行狀態(tài)分析時(shí)，只需對(duì)彈丸的平動(dòng)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行受力及力矩分析即可。

1 97式18.4mm動(dòng)能痛塊彈受力分析

97式18.4mm動(dòng)能痛塊彈在空氣中飛行時(shí)，作用于彈丸上的力主要有重力、空氣動(dòng)力及科氏慣性力，下面對(duì)其受力進(jìn)行詳細(xì)分析。

1.1 重力mg

重力mg是地球引力mga和地球自轉(zhuǎn)時(shí)慣性離心力mge的矢量和。在我國(guó)國(guó)土的緯度范圍內(nèi)可以取g的近似平均值為9.8m/s2，且假設(shè)地表為平面，g的方向與地平面垂直[1]。

1.2 慣性力Jc

97式18.4mm動(dòng)能痛塊彈射程較小，科氏慣性力對(duì)其影響幾乎為零，所以在對(duì)其進(jìn)行受力分析時(shí)不考慮科氏慣性力的影響。

1.3 空氣動(dòng)力R

97式18.4mm動(dòng)能痛塊彈在空氣中飛行時(shí)，章動(dòng)角δ≠0，彈丸迎風(fēng)面積變大，空氣動(dòng)力R變大，其方向不再與彈軸ε共線反向。這就使R在速度矢量v的反向及垂直于v向上的方向上產(chǎn)生兩個(gè)分量：空氣阻力Rx和升力Ry。其中，切向分量Rx是空氣阻力，作用效果總是使速度v減小，升力Ry其作用效果是使v改變方向。

由以上的分析可知， 97式18.4mm動(dòng)能痛塊彈飛行時(shí)所受到的力主要是重力mg和空氣動(dòng)力R。其中，在相同地域內(nèi)，重力mg只與彈丸質(zhì)量有關(guān)，對(duì)彈丸飛行穩(wěn)定性沒有影響；而空氣動(dòng)力R是影響彈丸飛行穩(wěn)定性的主要力。

2 97式18.4mm動(dòng)能痛塊彈所受力矩分析

97式18.4mm動(dòng)能痛塊彈在飛行時(shí)所受力矩主要有靜力矩Mz、赤道阻尼力矩Mzz以及俯仰力矩Mzzz。下面對(duì)其分別進(jìn)行分析：

2.1 靜力矩Mz

97式18.4mm動(dòng)能痛塊彈的阻心在質(zhì)心之后，此時(shí)的靜力矩是穩(wěn)定力矩，其作用總是使章動(dòng)角δ減小，因此靜力矩增強(qiáng)彈丸飛行穩(wěn)定性的有力因素。

2.2 赤道阻尼力矩Mzz

赤道阻尼力矩Mzz就是阻滯彈丸擺動(dòng)的壓力偶和摩擦力偶的合力矩[2]。

2.3 俯仰力矩Mzzz

由于痛塊彈是繞其彈軸成軸對(duì)稱的圖形，所以在彈丸飛行時(shí)其所受偏航力矩為零，使彈丸繞彈軸做往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的力矩主要是俯仰力矩，，彈丸所受的俯仰力矩越大，彈丸的復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)就越劇烈，彈丸飛行穩(wěn)定性就越差，反之亦然。

3 結(jié)論

由上面的分析可知， 影響97式18.4mm動(dòng)能痛塊彈飛行穩(wěn)定性的力主要有空氣動(dòng)力R，力矩主要有靜力矩Mz、赤道阻尼力矩Mzz、俯仰力矩Mzzz，而這些力和力矩是關(guān)于彈丸形狀、彈丸速度v、章動(dòng)角δ和空氣密度ρ的函數(shù)，其中彈丸速度、章動(dòng)角δ與彈丸初速直接相關(guān)，在動(dòng)能痛塊彈裝藥及槍管結(jié)構(gòu)不改動(dòng)的前提下，彈丸初速不變，彈丸速度、章動(dòng)角δ對(duì)彈丸飛行穩(wěn)定性影響沒有變化，同時(shí)在同一地域空氣密度ρ也沒有變化。因此對(duì)于提高動(dòng)能痛塊彈飛行穩(wěn)定性而言，彈丸速度v、章動(dòng)角δ和空氣密度ρ屬于不可控因素，只有彈丸形狀屬于可控因素，必須通過改進(jìn)97式18.4mm動(dòng)能痛塊彈的彈丸形狀，提高其飛行穩(wěn)定性。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王敏忠.炮兵應(yīng)用外彈道學(xué)及仿真[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2009：7-12.

[2]劉怡昕，劉玉文.外彈道學(xué)[M].北京：海潮出版社，1998：26-27.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]