內(nèi)彈道（internal ballistics）是彈道的一部分，主要研究發(fā)射過(guò)程中槍炮膛內(nèi)及火箭發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的發(fā)射藥燃燒、物質(zhì)流動(dòng)、能量轉(zhuǎn)換、彈體運(yùn)動(dòng)和其它有關(guān)現(xiàn)象及其規(guī)律。內(nèi)彈道學(xué)研究對(duì)各種身管武器都有重要意義。
簡(jiǎn)介
內(nèi)彈道（internal ballistics）是彈道的一部分，內(nèi)彈道研究彈丸從點(diǎn)火到離開(kāi)發(fā)射器身管的行為。內(nèi)彈道學(xué)研究對(duì)各種身管武器都有重要意義。擊發(fā)方法：任何類(lèi)型的身管武器第一步需要擊發(fā)火藥。最早的槍支、大炮由一個(gè)一端密封的金屬管組成。
參見(jiàn)：外彈道，彈道學(xué)
內(nèi)彈道學(xué)是研究發(fā)射過(guò)程中槍炮膛內(nèi)及火箭發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的發(fā)射藥燃燒、物質(zhì)流動(dòng)、能量轉(zhuǎn)換、彈體運(yùn)動(dòng)和其它有關(guān)現(xiàn)象及其規(guī)律的彈道學(xué)分支學(xué)科。燃燒的發(fā)射藥產(chǎn)生具有很高壓力的氣體，使彈丸加速穿過(guò)炮膛，直到以預(yù)定初速離開(kāi)炮口。初速是具有一定質(zhì)量和形狀的彈丸最終要達(dá)到的整個(gè)射程的基礎(chǔ)。在設(shè)計(jì)火炮時(shí)必須進(jìn)行計(jì)算以保證最正常、最有效地產(chǎn)生所需要的初速。發(fā)射裝藥產(chǎn)生的能量用于完成好幾種工作。大部分能量用于賦予彈丸速度。能量還消耗在做下述功上：使彈丸旋轉(zhuǎn)，克服彈丸與膛壁之間的摩擦力，使發(fā)射藥和發(fā)射藥氣體在膛內(nèi)運(yùn)動(dòng)以及使火炮后坐部分后坐。有些能量還以熱能的形式損失在身管、炮尾、彈丸和藥筒（如果使用藥筒的話）上。
發(fā)射過(guò)程都是從點(diǎn)火開(kāi)始，通過(guò)機(jī)械擊發(fā)、電熱或其他方式將點(diǎn)火藥點(diǎn)燃，所產(chǎn)生的高溫氣體及灼熱粒子再點(diǎn)燃火藥裝藥，迅即擴(kuò)展到整個(gè)裝藥表面，并同時(shí)沿著藥粒厚度向內(nèi)層燃燒。燃燒進(jìn)行在一個(gè)封閉的空間中，這個(gè)空間前由彈丸的彈帶封閉，后有火炮所采用的緊塞裝置封閉，緊塞裝置用于防止火藥氣體從后面逸出。在發(fā)射藥氣體的壓力達(dá)到能使彈丸運(yùn)動(dòng)的程度之前，發(fā)射藥的燃燒速度與膛壓增加的速度是成正比例的。所謂“彈丸啟動(dòng)壓力”就是指使彈丸開(kāi)始向前運(yùn)動(dòng)的壓力。當(dāng)彈丸沿身管向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，供發(fā)射藥氣體占用的空間增大，因此膛壓的增加速度減小。當(dāng)空間增加所導(dǎo)致的壓力的增加相等時(shí)，膛壓達(dá)到最大值。自此以后膛壓開(kāi)始下降，同時(shí)彈丸卻在繼續(xù)加速，甚至在發(fā)射藥全部燃盡后彈丸仍在繼續(xù)加速，只是加速度逐漸減小，彈丸一出炮口即變?yōu)闇p速。下圖說(shuō)明膛內(nèi)壓力、彈丸膛內(nèi)行程和彈丸速度間的關(guān)系。
研究對(duì)象
內(nèi)彈道學(xué)的研究對(duì)象，主要是有關(guān)點(diǎn)發(fā)射藥和火藥的熱化學(xué)性質(zhì)，點(diǎn)火和火藥燃燒的機(jī)理及規(guī)律；有關(guān)槍炮膛內(nèi)火藥燃?xì)馀c固體藥粒的混合流動(dòng)現(xiàn)象，有關(guān)彈帶嵌進(jìn)膛線的受力變形現(xiàn)象，彈丸和槍炮身的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象；有關(guān)能量轉(zhuǎn)換、傳遞的熱力學(xué)現(xiàn)象和火藥燃?xì)馀c膛壁或發(fā)動(dòng)機(jī)之間的熱傳導(dǎo)現(xiàn)象等。
彈丸在膛內(nèi)的運(yùn)動(dòng)大約要消耗掉發(fā)射藥產(chǎn)生的能量的25-35%。其余的能量都在彈丸離開(kāi)炮口后排入大氣。通過(guò)增加身管長(zhǎng)度以延長(zhǎng)發(fā)射藥氣體作用于彈丸時(shí)間的方法，還有可能使彈丸初速增加。只是用這種方法增加初速也有其缺點(diǎn)，因?yàn)樵谏砉茉鲩L(zhǎng)超過(guò)一定限度后所增加的初速與所帶來(lái)的缺點(diǎn)相權(quán)衡，是得不償失的。從發(fā)射藥燃盡點(diǎn)開(kāi)始，彈丸速度的增加是越來(lái)越平緩的。
內(nèi)彈道學(xué)主要從理論和實(shí)驗(yàn)上對(duì)膛內(nèi)的各種現(xiàn)象進(jìn)行研究和分析，揭示發(fā)射過(guò)程中所存在的各種規(guī)律和影響規(guī)律的各有關(guān)因素；應(yīng)用已知規(guī)律提出合理的內(nèi)彈道的方案，為武器的設(shè)計(jì)和發(fā)展提供理論依據(jù)；有效地利用能源及探索新的發(fā)射方式等。
利用所掌握的內(nèi)彈道規(guī)律，改進(jìn)現(xiàn)有的發(fā)射武器和設(shè)計(jì)出新型的發(fā)射武器，這是內(nèi)彈道設(shè)計(jì) 的研究?jī)?nèi)容。它是以內(nèi)彈道方程組為基礎(chǔ)的，例如根據(jù)戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求所給定的火炮口徑，及外彈道設(shè)計(jì)所給出的初速、彈重等主要起始數(shù)據(jù)，解出合適的炮膛結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、裝填條件，以及相應(yīng)的壓力和速度變化規(guī)律。
在內(nèi)彈道設(shè)計(jì)方案確定之后，方案的數(shù)據(jù)就是進(jìn)一步進(jìn)行炮身、炮架、藥筒、彈丸、引信及發(fā)動(dòng)機(jī)等部件設(shè)計(jì)的基本依據(jù)。因此，發(fā)射武器的性能在很大程度上決定于內(nèi)彈道設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化程度。
能源是實(shí)現(xiàn)內(nèi)彈道過(guò)程的主要物質(zhì)基礎(chǔ)，如何選擇合適的能源，有效地控制能量釋放規(guī)律，合理地應(yīng)用釋放的能量以達(dá)到預(yù)期的彈道效果，一直是內(nèi)彈道學(xué)研究的一個(gè)主要問(wèn)題。
發(fā)射藥是最常用的主要能源。早在無(wú)煙藥開(kāi)始應(yīng)用時(shí)對(duì)于成形藥粒的燃燒，就采用了全面著火、平行層燃燒的假設(shè)，并以單一藥粒的燃燒規(guī)律代表整個(gè)裝藥的燃燒規(guī)律，稱為幾何燃燒定律。它是內(nèi)彈道學(xué)的一個(gè)重要理論基礎(chǔ)。長(zhǎng)期以來(lái)，應(yīng)用這個(gè)定律指導(dǎo)改進(jìn)火藥的燃燒條件，控制壓力變化規(guī)律，以達(dá)到提高初速和改善彈道性能的目的。
在火炮設(shè)計(jì)中發(fā)射藥在膛內(nèi)的燃盡位置很重要。如果燃盡位置在膛內(nèi)過(guò)于靠前，則很可能會(huì)增加耀眼的炮口焰，從而增加被敵人發(fā)現(xiàn)的可能性。如果燃盡位置在炮口外，則炮閂在發(fā)射藥全部燃盡前有被打開(kāi)的危險(xiǎn)。在設(shè)計(jì)火炮及其裝藥系統(tǒng)時(shí)，必須非常注意這種可能性，特別是對(duì)發(fā)射后自動(dòng)開(kāi)閂的火炮。使燃盡位置適當(dāng)靠后還有其他一些理由，其中比較重要的是，這樣做能減小各發(fā)彈之間的初速差異。很明顯，發(fā)射藥在膛內(nèi)的燃盡點(diǎn)還會(huì)影響應(yīng)力對(duì)身管的作用位置和大小。只要考慮到即使是一門(mén)105毫米野戰(zhàn)炮要以每秒幾百米的速度把彈丸推出炮口，其膛壓也會(huì)大大超過(guò)20噸/平方英寸，這就很易理解應(yīng)對(duì)身管應(yīng)力問(wèn)題給予極大重視的道理了。
身管所受應(yīng)力
有五種不同類(lèi)型的應(yīng)力作用在身管上。它們是梁應(yīng)力、徑向應(yīng)力、圓周應(yīng)力、縱向應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。梁應(yīng)力是身管自身的重量和長(zhǎng)度作用在身管上而引起的一種撓曲應(yīng)力。因此，身管必須具有足夠大的剛度以防止自重引起的彎曲。發(fā)射時(shí)，發(fā)射藥氣體在膛內(nèi)向身管壁施加一個(gè)向外的徑向應(yīng)力。發(fā)射藥氣體還產(chǎn)生一個(gè)圓周應(yīng)力，圓周應(yīng)力沿切向作用在炮膛圓周的任何一點(diǎn)上。當(dāng)彈丸在膛內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，它還產(chǎn)生另外兩種應(yīng)力：其一是縱向應(yīng)力，其二是扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。縱向應(yīng)力是由彈帶在膛內(nèi)的向前運(yùn)動(dòng)和彈帶前后的壓力差引起的。縱向應(yīng)力的作用是縱向拉長(zhǎng)身管，但是這種應(yīng)力的作用范圍很小，只限于局部且隨彈丸向前移動(dòng)。與彈丸的膛內(nèi)運(yùn)動(dòng)有關(guān)的第二種應(yīng)力是扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。扭轉(zhuǎn)應(yīng)力是由于彈丸在膛內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)扭轉(zhuǎn)而引起的。扭轉(zhuǎn)應(yīng)力產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)作用，其方向與膛線纏度方向相反。
內(nèi)彈道學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史
內(nèi)彈道學(xué)的理論基礎(chǔ)是在19世紀(jì)20～30年代才開(kāi)始建立起來(lái)的。最先 進(jìn)行研究的是意大利數(shù)學(xué)家約瑟夫·拉格朗日，他在1793年對(duì)膛內(nèi)氣流現(xiàn)象做出氣流速度沿軸向按線性分布的假設(shè)，從而確定出膛底壓力與彈底壓力之間的近似關(guān)系；1664年，雷薩爾應(yīng)用熱力學(xué)第一定律建立了內(nèi)彈道能量方程；1866～1915年，英國(guó)物理學(xué)家、槍炮專(zhuān)家諾布耳和英國(guó)化學(xué)家、爆炸專(zhuān)家艾貝爾根據(jù)密閉爆發(fā)器的試驗(yàn)，確定出發(fā)射藥燃?xì)獾?a href="/hebeideji/4869934248668850399.html">狀態(tài)方程。
19世紀(jì)末法國(guó)科學(xué)家維埃耶總結(jié)了前人研究黑火藥燃燒的成果，及無(wú)煙火藥的平行層燃燒的現(xiàn)象，建立了幾何燃燒定律的假設(shè)。在此假設(shè)基礎(chǔ)上采用了相應(yīng)的火藥形狀函數(shù)來(lái)描述燃?xì)馍梢?guī)律，并用實(shí)驗(yàn)方法確定出燃速函數(shù)。根據(jù)這些理論基礎(chǔ)已能建立用于進(jìn)行彈道解的數(shù)學(xué)模型，從而在理論和實(shí)踐上，形成了以幾何燃燒定律和定常流假設(shè)為基礎(chǔ)的內(nèi)彈道學(xué)術(shù)體系。在近一個(gè)世紀(jì)的實(shí)踐中，這種內(nèi)彈道體系在武器的設(shè)計(jì)和彈道實(shí)踐中一直起著主要的指導(dǎo)作用。
內(nèi)彈道分為四個(gè)時(shí)期
前期
指擊發(fā)底火后發(fā)射藥被引燃，到單帶全部擠進(jìn)膛線時(shí)的瞬間。
擊發(fā)底火點(diǎn)燃發(fā)射藥，發(fā)射藥迅速燃燒形成膛內(nèi)壓力P 其被成為點(diǎn)火壓力，一般2MPA-5MPA 發(fā)射藥引燃后隨膛內(nèi)壓力增加彈帶產(chǎn)生塑性變形擠入膛線當(dāng)彈帶全部擠入膛線時(shí)阻力最大繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)彈帶產(chǎn)生塑性變形后阻力下降最大阻力對(duì)應(yīng)的膛壓為“擠進(jìn)壓力”。
在內(nèi)彈道學(xué)中設(shè)膛壓達(dá)到擠進(jìn)壓力時(shí)彈丸才開(kāi)始運(yùn)動(dòng)所以常將擠進(jìn)壓力成為“啟動(dòng)壓力”火炮中擠進(jìn)壓力為25MPA-40MPA槍械中為40MPA-50MPA。
特點(diǎn)
發(fā)射藥在定容條件下燃燒，認(rèn)為彈丸并未運(yùn)動(dòng)，實(shí)際上因?yàn)閺棊в幸欢▽挾犬?dāng)其全部嵌入膛線時(shí)有很小的位移。前期發(fā)射藥燃燒量大約為全部發(fā)射藥的百分之五。
第一時(shí)期
是指從彈帶嵌入膛線到發(fā)射藥全部燃完的瞬間。不斷增加的火藥燃?xì)庠黾犹艍海瑥椡韬蟛粩嘣龃蟮目臻g 溫度的降低使膛壓下降，但燃?xì)饬可仙凉u被膛壓下降所抵消，當(dāng)對(duì)膛壓影響的兩個(gè)相反因素相當(dāng)時(shí)出現(xiàn)一個(gè)相對(duì)平衡的瞬間，此時(shí)的膛壓稱謂最大膛壓，最大膛壓出現(xiàn)在身管的火炮口徑倍數(shù)為2到7倍時(shí)，此后彈丸速度隨壓力做功而增加，彈完后空間增大，燃?xì)饷芏认鄬?duì)減小。W90式203毫米榴彈炮中一般為250MPA-350MPA。
第二時(shí)期
是指從發(fā)射藥燃完到彈丸底飛離身管口斷面為止。
從前期到第二時(shí)期結(jié)束統(tǒng)稱為膛內(nèi)時(shí)期，現(xiàn)代火炮膛內(nèi)時(shí)間一般小于0.01S在極短的時(shí)間要使速度從0增值炮口速度其加速度是很大的。
后效時(shí)期
是指彈丸底飛離膛口斷面到火藥燃?xì)鈮毫κ固趴诒３峙R界斷面（即膛口氣流速度等于該面當(dāng)?shù)芈曇簦┑南拗禐橹埂?/p>
后效時(shí)期開(kāi)始燃?xì)鈴呐诳趪姵觯細(xì)馑俣却笥趶椡杷俣龋^續(xù)作用于彈丸底部推動(dòng)彈丸加速前進(jìn)知道火藥燃?xì)鈱?duì)彈丸的推力和空氣的阻力相平衡時(shí)為止炮口前速度增至最大值，隨后燃?xì)庀蛩闹軘U(kuò)散壓力大幅下降，降至0.18MPA時(shí)為止。
參考資料 >