多制式多功能輕氣炮系統(tǒng)
輕氣炮系統(tǒng)可以分為一級輕氣炮、二級輕氣炮和三級輕氣炮系統(tǒng)，按著一級驅(qū)動的方式可以分為空氣/氮氣/氦氣/氫氣驅(qū)動的輕氣炮、氫氧燃燒驅(qū)動的輕氣炮、超臨界二氧化碳驅(qū)動的輕氣炮、火藥/硝化棉等驅(qū)動的輕氣炮等不同的制式，實現(xiàn)彈體不同速度下撞擊不同的材料和結(jié)構(gòu)，研究材料和結(jié)構(gòu)的抗侵徹毀傷特性、材料的高應(yīng)變率本構(gòu)關(guān)系、材料的失效模型和材料的物態(tài)方程，獲得材料的動態(tài)力學(xué)性能參數(shù)，為建模仿真研究提供準確有效的材料模型參數(shù)。
二級輕氣炮多功能發(fā)射系統(tǒng)，其組成和工作原理如圖1所示，主要由高壓氣室、泵管、高壓錐段、發(fā)射管、液壓合炮裝置、浮動支撐平臺和PLC遠程控制系統(tǒng)等構(gòu)成發(fā)射系統(tǒng)；靶艙部分包括膨脹室（氣動彈托分離室）、激光測速段和撞擊試驗艙（靶室）組成，這些艙段開有相應(yīng)的光學(xué)觀測窗口、功能擴展的X射線探測接口和信號線接口；真空系統(tǒng)應(yīng)保證泵管在充入氫氣前活塞兩側(cè)的真空度小于1Pa。當需要彈托分離時，靶艙部分充入氮氣使其真空度400Pa-600Pa，以便彈托分離；供氣系統(tǒng)應(yīng)保證試驗所需氣體的供給和有效密封，實現(xiàn)氮氣或者氦氣的配給；彈托分離機構(gòu)保證彈與托的有效分離；測速系統(tǒng)保證彈體速度以及飛板速度的有效測試。
二級輕氣炮的工作原理為：通過供氣系統(tǒng)給高壓氣室充氣，當壓力達到需要的壓力設(shè)定值，通過24伏直流電磁閥觸發(fā)高壓氣室內(nèi)的快開錐閥，釋放高壓氣室內(nèi)的普通氮氣或者氦氣，驅(qū)動活塞壓縮泵管里的輕氣（氫氣或者氦氣），當活塞進入高壓耦合錐段，體積急劇減小壓力進一步增加，當壓力達到高壓錐段與發(fā)射管之間膜片的破膜壓力時，膜片破裂驅(qū)動彈托和彈丸沿發(fā)射管高速飛出，經(jīng)膨脹室（氣動分離室）彈托分離和激光測速段激光測速或者電探針測速后在靶室（撞擊艙）撞擊靶件。而一級輕氣炮的原理與之類似，也是通過釋放高壓氣室內(nèi)的氣體驅(qū)動彈體沿發(fā)射管高速飛出，經(jīng)彈托分離和測速后撞擊靶件。整個設(shè)備采用觸摸屏計算機PLC遠程控制實現(xiàn)。
圖1 非火藥驅(qū)動的二級輕氣炮系統(tǒng)的組成和工作原理示意圖
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