[发明专利]高初速弹丸发射装置及发射方法

说明书

技术领域

本发明涉及兵器发射技术领域，尤其涉及一种高初速弹丸发射装置及发射方法。

背景技术

(一)与直线加速相关的弹丸发射技术

火炮系口径在20毫米以上，依靠火药的爆发力发射弹丸的重武器，火炮技术有古老的历史，在现代亦有骄人的进步，比如一种称为火箭增程弹的炮弹的使用使射程增加了20％～30％，又如体现精确制导技术的一种称为制导炮弹(末端制导)问世。

至于如何提高炮弹弹丸初速，人们长期以来一直在不断探索，弹弹丸初速，即弹丸离开炮口瞬间的速度，是衡量火炮威力的一个重要指标，相同的炮弹在其它条件都相同的情况下，弹丸初速越高射程也越远，由于火炮都是依靠火药爆燃，气体膨胀做功，沿炮管直线推动弹丸、发射弹丸。多年来如何提高弹丸初速的探索多从改进火药着火面积，增加火药药量，提高火药的燃烧速度等着手，几乎做到极致；还有就是延长炮管，使发射火药爆燃产生的高温高压气体更有效地沿炮管直线推动弹丸前行，所谓的45倍口径革命和52倍口径革命，就是炮管的长度延长到炮的口径的45倍和52倍，如俄罗斯2S5自行加农炮，口径152毫米，炮身长达7800毫米，一般坦克炮就具有这种加农炮的弹道特性，追求高初速，早在上世纪50年代坦克炮弹丸初速已达到1450m/s，60年代达到1650m/s，70年代达到1750m/s，可是四十多年过去了，至今仍然在1800m/s上下徘徊。专家认为，传统火炮的性能已经接近极限，弹丸初速2000m/s几乎是极限了。

第二次世界大战以来导弹受到各强国重视，尤其自20世纪80年代末至今导弹技术得到很快发展。导弹依靠自身动力装置推进，将弹头(战斗部)导向目标，飞行中其自带用于修正轨道的轨道发动机如某种小型化学火箭或某种带喷口的高压储气罐式结构，可喷射工质、气体来修正轨道，至于导弹发射及其逐渐达到的飞行速度取决于导弹发动机推动导弹向前的直线加速运动。现场观察导弹点火起飞，或观看几百上千吨的火箭发射时“慢慢”升起，都可见证这种直线加速运动，从静止启动速度逐增，据测在可视范围内达到的速度约300m/s左右，持续加速飞出大气层，多级火箭、大推力火箭继续推动下逐步达到更高的速度。

是否可以探讨一种新的非直线加速的发射方式，使弹丸以更高的初速发射。

(二)体育投掷运动“旋转抛”优于“直线推”

首届奥运会男子铅球“直线推”球成绩11.22m，现代运动员运用旋转360°“旋转抛”球达到22m。至今几乎所有投掷项目都放弃“直线推”而采用“旋转抛”；尚有标枪例外，因为运动员训练时将标枪“旋转抛”出的距离太远，不利于体育场安全管控而被禁止使用。铁饼“旋转抛”时运动员转了540°。更典型的是链球，链球的重量本来与铅球相同(都是7.26kg)，但运动员用加速旋转4圈(1440°)“旋转抛”，成绩达到82m，几乎是转1圈抛铅球纪录的4倍、“直线推”铅球成绩的8倍。同一体能运动员投掷，“旋转抛”可以比“直线推”大幅提高投掷物的“初速”及其“射程”。在投掷运动启示下，本发明拟提出一种类似“旋转抛”的高初速弹丸发射装置。

(三)旋转抛射已有很多事例

如古代兵器“抛石机”，农业领域的水车，工矿机械中的铲斗抛射机、无粉尘物料抛射机、浆液珠点抛射机、多方位旋转式砂浆抛射机等，现代军事方面有若干种小型或中小型无人机旋转弹射或抛射的装置：立柱式支撑杆，无人机被抓持在摇臂或活动摆臂的一端，以小于50m/s的起飞速度抛射。与以往在较低转速中抛射物件各事例要解决的技术问题不同，本发明旨在弹丸高初速发射；若通过旋转实现高初速发射，其主要技术手段依赖于高速旋转。

(四)与高速旋转相关的现有成熟技术

这些技术虽然并未直接涉及发射某种物件，但对本发明高初速弹丸发射装置技术开发可资借鉴、嫁接。

在转速、动力、轴承方面

机械转动较高转速可以参考：普通离心机<8000r/min，高速离心机8000～30000r/min，超速离心机30000～80000r/min，超高速离心机>80000r/min；高速电机(即电主轴，带动其他机械转动的动力)转速24000～80000r/min，最高可达100000r/min；而150000r/min超高速磁悬浮轴承已在生产中应用。