李明，赵敏，肖辉，陈皓

(南京航空航天大学 自动化学院，江苏 南京 211106)

0 引言

高压射流水炮在消防、海监领域均获得了广泛的应用。水炮俯仰角度的研究受到了广泛关注。目前主要有以下3种基本研究方法：1) 将水炮射流的一段流体微团作为研究对象，认为空气阻力与速度成正比，以此建立理论模型进行求解。由于采用了修改指数和类比使得计算复杂，实用性较差；2) 以射流雾滴作为抛射体来模拟射流轨迹，同时认为空气阻力系数保持不变。通过实验与计算发现，理论数据与实际数据相差较大；3) 考虑水炮射流的截面积变化，通过运动方程模拟水射流轨迹，但是误差相对较大。以上3种方法考虑因素不够全面、空气阻力计算不够准确、模型建立不够完善，导致得到的理论数据与实际数据相差较大，而且计算复杂。鉴于目前的大流量高压水炮俯仰角度确定都不太准确，本文综合考虑风力、空气阻力、重力、浮力等影响因素，建立一套射流理论模型，综合分析射流初速度、炮口压力、射流流量、炮口直径等因素对射程的影响。参照外弹道学理论确定水炮射流质点所受空气阻力，通过传感器测定风速风向，将风力矢量考虑到射流理论模型中，通过实验采集、存储数据，比较真实数据与理论数据的误差，分析得到的误差是否在合理的范围内。针对应用于海监船的高压射流水炮，将目标相对海监船的距离作为水炮应有的射程，通过理论模型得到此射程对应的水炮俯仰角度。……