Проектирование импульсных тепловых машин с учетом эксплуатационных характеристик метательных зарядов

При длительном хранении метательные заряды изменяют свои характеристики, что приводит к изменению баллистических характеристик функционирования импульсных тепловых машин: начальную скорость снаряда V₀ , максимальное давление Р_m и вероятное отклонение начальной скорости снарядов r V0 . При стрельбе определённой партией зарядов ошибка подготовки исходных данных по дальности будет складываться из случайной ошибки, подчиняющейся нормальному закону, и систематической ошибки вследствие не учёта изменений баллистических характеристик метательных зарядов. Изменение баллистических характеристик метательных зарядов обусловлено физическими и химическими процессами, протекающими в порохах (влагообмен, улетучивание летучих компонентов, диффузионное перераспределение компонентов, химическое разложение нитратов целлюлозы и нитроэфиров) [1, с. 19] . Вследствие изменения в процессе хранения состава порохов изменяются их баллистические характеристики – «сила» пороха f и конечный импульс пороховых газов I_к .

Относительное изменение начальную скорость снаряда V₀ и максимального давления Р m можно рассчитать с помощью поправочных формул [2, с. 139] :

A Vо _ , Af . , AI k , V lf + lk I ’ V0         J

AP     AJAI,

- = m, — + m-,

Pm     f f    k I k где lf, lk, mf, mk – поправочные коэффициенты.

Поправочные коэффициенты l f и l k зависят от относительной длины пути снаряда ^ , плотности заряжания А и максимального давления пороховых газов в канале ствола Р m , т.е.

l x = f ( Х д , A , Р - ).

Поправочные коэффициенты m f и m_k зависят только от плотности заряжания А и максимального давления пороховых газов Р_т , т.е.

- x = f ( A , Р - ).

Стабильность баллистических характеристик ( V₀ и P_m ) метательных зарядов при длительном хранении может быть повышена при уменьшении поправочных коэффициентов l f , l k , m f , m k .

В настоящее время можно выделить два основных направления повышения стабильности баллистических характеристик метательных зарядов:

• 1)  обеспечение  стабильности  баллистических  характеристик

метательных зарядов на этапе производства порохов и самих зарядов;

• 2)    обеспечение стабильности баллистических характеристик метательных зарядов на этапе баллистического проектирования импульсных тепловых машин.

Стабилизацию баллистических характеристик порохов и метательных зарядов на этапе их баллистического проектирования возможно путём оптимизации состава порохов и улучшением герметизации метательных зарядов, что позволит снизить скорость физико-химических процессов происходящих в порохах.

Второе направление сводится к решению задачи оптимизации параметров системы «ствол – метательный заряд» на этапе баллистического проектирования и выбору таких значений Л_д, А , Р_т , при которых обеспечивается минимальное значение поправочных коэффициентов l x ^ min, m x ^ min . Рассмотрение данного пути повышения эффективности функционирования импульсных тепловых машин возможно и на этапе их модернизации.