各种炮口制退器结构特点及应用综述分析 - 图文

各种炮口制退器结构特点及应用综述分析 一、总述

炮口制退器在火炮发射后效期内工作，通过腔室、挡板和侧孔等结构控制气流流向， 被改变流向的气流给炮口制退器一个沿炮膛轴线向前的力，以此降低火炮后坐动能。1842年，在法国诞生了世界上第一个炮口制退器，这个炮口制退器的堪称炮口制退器的鼻祖，但它的结构设计得非常简单，就是在炮管的炮口区域设计了一组向后倾斜的侧孔， 这些侧孔会引导火药气体向侧后方向流动。法国又于1863年为 106mm火炮专门研制了 一个炮口制退器，它由36个直径为6毫米，方向向后倾斜45度的侧孔构成。随后对该 炮口制退器展开了实验工作，实验表明:火炮射击精度比无制退器情况下提高了一倍， 后坐长则减至无制退器情况的25%，而初速仅损失约6%。这次尝试标志着炮口制退器成 为火炮实际和有用的部分。本文针对炮口制退器的原理、作用及危害，要对炮口制退器进行高效率低危害优化的讨论。

二、炮口制退器作用及分类

1、炮口制退器综述：

炮口制退器是一种控制后效期火药气体流量、气流方向和气流速度的排气装置，其目的是减小后坐动能从而减小炮架受力、减小炮架质量以提高火炮机动性。 2、炮口制退器的作用：

炮口制退器的作用大小以其效率，即火炮上装炮口制退器后所减少的后座动能与无炮口制退器时最大自由后坐动能比值的百分比。效率的一般范围为20%-70%，大口径火炮为20%-40%中，中小口径火炮取值较大。一般来说，炮口制退器的作用主要有两条： 第一，减小后坐动能。当后坐部分质量及后座长度一定时，可以减小射击时对炮架的作用力，从而减小炮架纵向尺寸，减小火炮质量；或者在后坐阻力一定时，缩短后坐长度。炮口制退器的应用缓解了火炮的威力和机动性的矛盾。

第二，设计中，还可采用不同的效率的炮口制退器，将不同口径的炮身分别装在同一种炮架上，通常称此为“姐妹炮”。这样简化了火炮设计与生产，方便维护使用，具有较大的经济意义。同时，也有利于加速炮兵装备的改造工作。采用姊妹炮的条件是：必须保证各炮在后效期末自由后坐动能相等。

3.炮口制退器分类

3.1、按作用原理：可把炮口制退器分为:冲击式炮口制退器、反作用式炮口制退器和冲击一反作用式炮口制退器。

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冲击式炮口制退器

冲击式炮口制退器特点:这类制退器具有明显的特征:较大直径的腔室、大面积并带有一定角度的反射板和大面积侧孔等。

反作用式炮口制退器

反作用式炮口制退器特点：这类制退器的腔室直径很小，前反射挡板的面积也较小，侧孔多排布置，有时侧孔被加工成扩张喷管状，这样有助于保证气流得到较好地膨胀。

冲击一反作用式炮口制退器

冲击一反作用式炮口制退器特点：这类制退器的特征介于前面两种制退器之间。腔室、反射挡板和侧孔的面积都不太大，但又有多排侧孔。火药燃气进入这种结构的炮口制退器的腔室后进行第一次膨胀加速，但由于不存在大面积腔室，气流不能直接膨胀至很低的压力，因而侧孔仍起到第二次膨胀加速和分配流量的作用。 3.2、按结构形式：分为开腔式和半开腔式

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开腔式炮口制退器

开腔式炮口制退器特点：侧孔面积大，气流在腔室内充分膨胀

半开腔式炮口制退器

半开腔式炮口制退器特点：气流进入侧孔前的压力仍很高，经侧孔时将进一步膨胀 3.3、按气室数量：分为单室、双室和多室

单室炮口制退器

双室炮口制退器

多室炮口制退器

3.4、按侧孔形状:分为大侧孔、条形侧孔和圆形侧孔

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大侧孔炮口制退器

条形侧孔炮口制退器

圆形侧孔炮口制退器

3.5、按加工工艺又可把炮口制退器分为:铸件炮口制退器、锻件炮口制退器。

(l)铸造炮口制退器是一种常见的炮口制退器，在以往的火炮中广泛采用，其优点是成本便宜，且可加工出各种复杂形状。其缺点是由于铸件的强度本身较低，炮口制退器往往需要设计的非常笨重。

(2)锻件炮口制退器近年来发展非常迅速，由于锻件的力学性能远高于铸件，所以锻件炮口制退器比铸件炮口制退器紧凑轻便得多，但其制造比较费时，成本较高。 3.6 、按炮口制退器的应用场合可把炮口制退器分为:线膛炮用制退器和滑膛炮用制退器。

(l)线膛炮发射的弹丸在飞行过程中靠旋转稳定，这类弹丸没有尾翼，对炮口制退器的结构没有特殊要求。

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(2)滑膛炮发射的炮弹在飞行过程中靠尾翼稳定，普通炮口制退器的膨胀腔室会对弹丸的尾翼产生干扰，增加射弹散布。甚至会出现尾翼与制退器挡板相撞的情况，所以滑膛炮用的炮口制退器应该进行特殊的设计。

三、炮口制退器原理分析

炮口制退器用于减小后效期火药燃气对后坐部分的冲量。它通过控制火药燃气的速度和方向,将其具有的部分动量经制退器传递给后坐部分,减小炮膛合力总冲量,起到制退作用。对于冲击式炮口制退器,弹丸出炮口后,高压燃气流入空间较大的制退器腔室,迅速膨胀为高速流,其中大部分冲击反射面,赋予后坐部分向前的冲量,形成制退力,然后从侧孔喷出;小部分经中央弹孔喷出,为了充分利用这部分气流,出现双室或多室炮口制退器。对于反冲式炮口制退器,弹丸出炮口后,高压火药燃气流入较小的制退器腔室,不能充分膨胀,压力很高,大部分经侧向扩张喷孔后膨胀,高速向后喷出,形成的反作用力给后坐部分向前的冲量。由气体动力学原理可知,高压燃气膨胀越充分,射流流速越高,也就是射流所具有的动量越大,作用于制退器的冲量越大;另一方面,速度方向与炮膛轴线夹角越小,射流对制退器冲量的轴向分量

越大,后坐部分获得的全冲量I p 越小,制退效率η越高。

四、炮口气流问题概述

炮口制退器是在火炮发射后效期内依靠从炮口喷出的火药气体工作的部件，对炮

口制退器的研究从来都是和对炮口气流的研究分不开的。 1不带炮口制退器气流问题概述

在火炮射击过程中，在炮口周围会形成随时间变化的两个流场，即初始流场和火药气体流场。 (l)初始流场

初始流场是不断加速前进的弹丸推动弹前火药气体冲出炮口形成的，这部分气流在膛内会形成激波，该激波会随着弹丸的加速而不断增强，出炮口后膨胀为一个球形冲击波，该球形冲击波就是初始冲击波。初始流场主要影响炮口流场在近场的发展，对炮口制退器在后效期的受力和冲击波的远场传播影响很小，在工程实际中可以不予考虑。

(2)火药气体流场

弹丸出炮口以后，高温高压火药气体紧随其后高速喷出，并在炮口周围产生一个不 断向外传播的炮口冲击波和一个相对来说稳定在炮口附近的射流结构。

l)炮口冲击波

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