3-9 电热化学炮发射技术

陈 林 宋盛义 仇 旭 冷观松 孙承纬

　　电炮利用电能为射弹提供推力，又称作电(磁)发射器。电炮包括电磁炮和电热炮两种，从80年代后期开始开展电热炮技术研究，并在能源系统、推进剂、等离子体发生器放电特性以及发射实验规律性研究等方面取得了重大进展。

　　(1)能源系统。a.储能:1.5MJ新电容器能源库的设计、运行。该网络工作时可输出电流300kA、能量1.5MJ输出功率脉冲波形任意可调。b. 研制的25kV- 2A:谐振开关充电机可输出1.5~2.0A的直流电、在2min内可将4个模块的电容器组充电至25kV，比原来所用时间缩短近9min。c.大功率同轴型电抗器开关,又称HPS开关。通过过电压实现开关触发，运行电压可达17kV、峰值电流70~150kA，可通过200C的电荷量。d.大功率整流保护二极管组合件开关。应用在能源网络中，可实现输出波形的整流从而提高网络能量转换效率,避免放电过程中电容器被反向充电而大大降低使用寿命。

　　(2)电热化学炮用高能密度液体推进剂探索。在f 23mm和f 30mm电热化学炮上均采用过以混合液体工质作为推进剂进行发射对比试验。其中以粘稠状有机炸药(1^#)、HY911液体发射药(2^#)以及异辛烷与双氧水的混合物(3^#)作为推进剂。

　　(3)等离子体发生器放电特性。1996年单独开展了这项研究，采用激光干涉法测量毛细管喷口端的射流温度场、密度场和速度场分布，改进了描述毛细管放电特性的一维定态、等温模型，研究了毛细管几何尺寸、网络放电参数等的变化对放电特性的影响。研究表明：等离子体发生器的放电特性强烈地依赖于毛细管的初始几何尺寸和电源网络的放电参数。

　　(4)电热化学炮的零维数值模型。此模型主要以液体工质为推进剂的电热化学炮为描述对象。将脉冲成形网络的放电模型、等离子体发生器的放电模型(即毛细管的一维定态、等温模型)以及内弹道集成参数模型三个部份有机地结合起来就形成了电热化学炮的一体化零维数值模型。目前此模型的计算结果作为发射实验设计的依据之一。

　　(5)发射试验规律性研究。在f 30mm电热化学炮上进行了试验：a.点火系列试验。以确定各种类型的推进剂在等离子体点火条件下的最低点火能量。b.多路放电系列试验。多路放电提供的功率脉冲主要有点火、提高能量份额和控制化学反应速率三个作用。最终目的是展宽压力平台，提高产物气体的做功能力。因此多路放电的脉冲形状设计是研究的主要目的。通过放电脉冲波形的优化设计，1997年在f 30mm电热化学炮上将101.5g弹丸发射到2.04km/s炮口初速，最大膛压450MPa。相同质量的组合弹丸可穿透100mm厚的钢板。