水下槍炮發射問題研究綜述

王雨舒，呂續艦

（南京理工大學 能源與動力工程學院，南京 210094）

水下武器的發射動力學與流場特性的研究，在工程和軍事上皆具有相當大的研究價值和應用前景。其中對于水下槍炮發射問題的研究，現階段仍屬于該領域的研究熱點。水下槍炮類武器作為從傳統槍炮拓展而來的新型兵器，常裝備于蛙人小分隊等海軍特種部隊，這使得水下槍炮類武器的研究對于海洋作戰而言有著至關重要的作用。

當傳統槍炮在空氣中發射時，在扳機的觸發下，火藥在藥室內被點燃，并充分燃燒，形成高溫高壓的火藥燃氣，燃氣迅速膨脹，并作用于射彈底部，使其沿身管發生軸向向前運動，不斷壓縮彈前空氣，使得彈前激波隨之產生，且在彈丸的推動作用下噴出膛口，經過無約束膨脹過程，膛口處的流場結構初步形成。隨著射彈完成出膛過程，彈后的火藥燃氣在膛口處由于射彈的擠壓作用發生受限膨脹，并耦合前面所形成的膛口初始流場，使得最后的膛口流場波系結構呈現出錯綜復雜的情況。

相比于空氣中發射環境介質的單一性，當槍炮類武器在水中環境發射時，由于射彈自身較高的運行速度，使得周圍壓力低于水的飽和蒸汽壓力，從而產生空泡。空泡逐漸演化生長，直到產生超空泡現象，將射彈自身全部覆蓋。此外，火藥在藥室內被點燃形成大規模火藥燃氣，在與環境條件所存在的大壓力梯度和溫度梯度的驅動下，逐漸噴出膛口，繼而產生明顯的氣液交界面，進一步逐漸形成差異于空氣中發射的多相膛口流場，這將大大提高此類問題的研究難度。……