内弹道技术

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内弹道过程往往不受人关注，仅有嗑药系数等被拿出来讨论，而且有一些论断并非那么准确，把我此前找到的一些内容发上来，希望能够抛砖引玉

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首先来讨论一种论断：
长期以来流行着一种说法，即重弹加速度慢、发射药做功时间长、能量利用率高，而且有不少例子可以论证：

英国的13.5寸
美国的8寸、16寸

但是严格的说这种说法并不符合现代内弹道学过程，而且可以找到不少轻弹超越重弹的反例：

俾斯麦弹重800kg、初速820mps、发射药重212kg、发射药做功能力1268700J/kg
传家宝弹重879kg、初速749mps、发射药重196kg、发射药做功能力1258000J/kg
黎塞留弹重884kg、初速830mps、发射药重288kg、发射药做功能力1057300J/kg

可见俾斯麦的弹重最轻，效率最高，黎塞留的弹重最重、效率最低，而且上述结论并未考虑到各国发射药本身的能量性质，例如德国发射药总体来说能量较低，而传家宝的发射药能量要高出俾斯麦10%以上，因此实际的能量利用率远不如俾斯麦

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这里介绍一种根据发射药配方计算发射药参数的简易方法：

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发射药配方之前我已经发过：
https://www.warships.com.cn/thread-8555-1-2.html
克虏伯火炮也有过一定介绍：
https://www.warships.com.cn/thread-4008-1-1.html

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这样我们就可以求得已知发射药配方的指标：

德国RPC/38火药力960KJ/kg
英国   SC  火药力1100KJ/kg
可见英国发射药的能量特性比德国高出15%

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注：由于氧化镁的比重很小，且其热化学附加常数需要另外计算，故此前计算没有考虑
有兴趣的也可以纳入计算：

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因此重弹能量利用率高的说法并不准确，或者说结论是有其成立条件的——在不改变装药量、装药形状下的确如此。内弹道膛压和炮弹行程与速度的关系如下：

在重弹情况下，炮弹在膛内的加速度更低、速度更小，相当于发射药燃烧的更快、产生更大的最大膛压，初速理所当然的会有提升
而代价就是高膛压会降低身管寿命，英国13.5英寸火炮有轻重弹两个型号，是一个典型的例子
当然这一前提条件是装药量、装药形状不变，如果想要用轻弹保持同样的嗑药系数，只需要使用更细的发射药，使发射药比表面积增加，这样发射药将会更快的燃烧殆尽，代价当然是膛压升高寿命降低

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内弹道过程中的发射药燃烧速度并非是恒定不变的，它既受到发射药本身性质影响，也可以人为设计
这涉及到发射药燃烧原理——发射药的燃烧发生在发射药表面。因此发射药的燃烧速度何其表面积成正比，进一步说，发射药燃烧速度和其比表面积成正比



从数学上说，它要求总体积不变时单个组分尺寸越小。可参考高中生物论细胞大小。以柱状发射药为例：
假设其总体积为V、高为H、单个发射药半径为R、总表面积为S、长径比足够大：

可见体积一定、R越小表面积越大、即燃速越快
因此调整发射药单个颗粒的尺寸大小，可以很好的调整发射药的燃烧速度

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内弹道过程可以分为两个阶段：

第一阶段火药持续燃烧、气体不断增多、炮弹持续加速，膛压先上升后下降
第二阶段火药燃烧殆尽、炮弹继续加速，气体膨胀、膛压下降

其中第一阶段也可进一步分为前后两个部分：

炮弹运动速度低、空间增加速度小于火药燃烧生成气体速度、膛压上升
炮弹运动速度高、空间增加速度大于火药燃烧生成气体速度、膛压下降

火药燃烧和炮弹运动的规律，对充分利用燃气能量和最大膛压提出两个要求：

为了充分利用燃气能量需要燃速尽可能的快
最大膛压的限制要求一开始的燃速不能太快

因此理想的火药燃烧过程是随着炮弹运动速度的增加，燃烧速度越来越快，既满足最大膛压的要求，又能够尽快的燃尽火药
对于实心药粒而言，随着从外而内燃烧的进行，其表面积越来越小
但是对于空心药粒而言，从内而外的燃烧反而会增加表面积、或至少保证表面积保持不变

这就是增面性燃烧发射药

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增面性燃烧发射药对提高内弹道性能有很大的作用，最简单的办法就是开孔发射药

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当然提升增面性有很多方法，例如按序分裂杆状药：

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在多孔发射药外包覆阻燃层也可以有效提升增面性：