郁家耀，蒋潇蓉，周君涛，何 永，薛 滨

(南京理工大学 机械工程学院， 南京 210094)

1 引言

无后坐炮是一种特殊火炮。在射击过程中利用火药燃气经过炮尾喷管后喷的反作用来消除炮身的后坐，使火炮达到平衡。付丽华等[1]建立了无后坐炮一维两相流内弹道模型，获得了膛内不同时刻的压力、速度分布。庞春桥等[2]通过实验方法对无后坐炮发射时的冲击波超压、热流强度以及燃气射流喷射时的气流冲量进行了综合测试。蒋潇蓉等[3]基于ADAMS建立了无后坐炮与三脚炮架的多刚体模型，对火炮的射击稳定性进行了分析。

滑膛式无后坐炮在发射增程破甲弹这种速度较高的弹丸时,常使用一种涡轮尾翼弹。涡轮尾翼弹出炮口后利用弹丸旋转产生离心力来张开尾翼，转速由无后坐炮后喷气流推动尾杆上的涡轮提供。张陈曦等[4]假设后喷气流为一维不可压缩流动，结合库塔-儒可夫斯基公式和半封闭弹道原理对弹丸转速进行了推导。

本文以一种涡轮尾翼弹无后坐炮为研究对象，利用计算流体力学方法耦合内弹道模型，对这种无后坐炮发射过程中的膛内流场进行研究。

2 物理模型

本文研究的82滑膛式无后坐炮的结构示意如图1所示。

图1 结构示意图

这种存在涡轮结构的弹体在发射时，火药在药室内定容燃烧，药室内的火药气体一部分推动弹丸向前运动，另一部分通过涡轮流入炮膛并经过喷管喷出，从而构成了火药气体的二次膨胀过程。

3 数学方程

传统的经典内弹道模型，一般假设膛内火药气体为一维流动，而计算流体力学方法可以建立膛内火药气体流动的二维甚至三维模型。……