一种防止弹体飞行转动的气体炮发射装置的制作方法

本发明涉及一种防止弹体飞行转动的气体炮发射装置，属于高速弹道冲击试验领域，尤其是针对航空发动机风扇/压气机叶片硬物损伤领域。

背景技术：

航空发动机在正常服役过程中往往不可避免地吸入砂石、弹壳类金属等硬物，与高速旋转的风扇/压气机叶片发生碰撞造成叶片前缘等部位出现缺口、凹坑等硬物损伤。气体炮是在实验室条件下用于人为创造与外场一致的硬物损伤的试验手段，被广泛应用于航空发动机硬物损伤领域。目前，气体炮采用圆形内孔的炮管及圆柱弹托，往往不可避免弹体随着弹托在圆形炮管内飞行中发生转动，造成每一次冲击过程中弹体的冲击姿势不同，这种冲击姿势的随机性往往导致硬物损伤宏观形貌的随机性，为了实现控制变量(如冲击速度，冲击角度等)类型的试验往往需要进行大量的冲击试验而后从中选择相同冲击姿势造成的硬物损伤进行下一步的性能测试(如高循环疲劳性能)。因此，基于目前技术的高速弹道冲击试验的可重复性较差，势必造成大量的人力物力的浪费，加剧试验成本。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种防止弹体飞行转动的气体炮发射装置，以解决航空发动机硬物冲击领域中由于异形弹体旋转前进冲击叶片造成冲击姿势过于随机而导致冲击损伤分散性过大的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种防止弹体飞行转动的气体炮发射装置，包括弹托、炮管、激光测速传感器、高压气腔，所述炮管内开设有非圆形的内孔，所述弹托的外形与内孔的形状相同，并放置于炮管入口段的内孔中，弹托中开设有装弹槽，装弹槽中用于安装弹体；所述炮管的一端为炮管入口段，另一端为炮管出口段，炮管出口段安装有止托器，止托器中开设有直径大于弹体且小于弹托外径的孔；所述激光测速传感器为多个，安装于炮管末端的传感器安装孔内；所述高压气腔的出口处设置有电磁阀以及接头，接头用于与炮管入口段可拆卸式连接。

所述炮管入口段上开设有外螺纹，接头设置有与之相适配的内螺纹，接头通过螺纹与炮管入口段可拆卸式连接。

所述炮管的内孔的形状为椭圆形、具有凹陷的圆形、矩形、三角形内孔或多边形。

所述炮管由多段炮管段组合连接组成，相邻炮管段之间采用法兰连接，炮管段的端部为一节直径小于炮管段的圆柱，该圆柱的圆柱面为定性圆柱面，外端面为定位端面，法兰上设置有定位孔以及螺纹孔，两段炮管段相接时，将两段炮管段各自的圆柱的外端面定位端面相对，然后将两片法兰相对，用螺栓固定。

所述激光测速传感器为两对，分别相对的安装于炮管末端两侧的传感器安装孔内；每对激光测速传感器的安装孔的中心重合，两对激光测速传感器的安装孔沿炮管长度方向的距离在4mm到10mm之间。

所述炮管上距离传感器安装孔50mm的位置处设置有一对排气孔。

所述弹托与炮管呈间隙配合，弹托与炮管内表面的配合间隙在0.05～0.1mm之间。

所述装弹槽位于弹托头部中心位置，且装弹槽的形状与弹体外形相适配。

所述止托器安装在位于炮管出口段的止托器安装孔内，止托器安装孔的中心与炮管的中心重合。

所述炮管末端增大并设置有用于排出弹托的方孔。

有益效果：本发明有效解决了高速弹道冲击试验中弹体在炮管内的转动问题，可实现冲击试验中异形弹体以同一姿势冲击靶体的可重复性，能够有效降低试验人力投入和试验成本。

附图说明

图1为本发明的防止弹体飞行转动的气体炮发射装置的结构图；

图2为图1中a-a向剖视图；

图3为图1中b-b向剖视图；

图4为图1中c-c向剖视图；

图5为装配有弹体的弹托的示意图；

图6为弹托的示意图；

图7为本发明的防止弹体飞行转动的气体炮的立体图；

图8为第一段炮管的立体图；

图9为多种形状内孔的炮管的剖面图，其中，a为带凹陷的圆形内孔，b为椭圆形内孔，c为矩形内孔，d为三角形内孔，e为多边形内孔；

图10为止托器的立体图；

图中，1-弹托，2-炮管，3-激光测速传感器，4-止托器，5-排气孔，6-炮管入口段，

7-炮管出口段，8-接头，9-高压气腔，10-电磁阀，11-弹体，12-装弹槽，13-外螺纹，14-法兰，15-定心圆柱面，16-定位端面，17-定位孔，18-螺纹孔，19-方孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

如图1-9，本发明的一种防止弹体飞行转动的气体炮发射装置，用于实现高速弹道冲击试验中异形弹体以同一姿势冲击靶体(如叶片)的可重复性。该装置包括弹托1、炮管2、激光测速传感器3、高压气腔9，炮管2内开设有非圆形的内孔，弹托1的外形与内孔的形状相同，并放置于炮管入口段6的内孔中，弹托1中开设有装弹槽12，装弹槽12中用于安装弹体11；炮管2的一端为炮管入口段6，另一端为炮管出口段7，炮管出口段7安装有止托器4，止托器4中开设有直径大于弹体11且小于弹托1外径的孔，仅允许弹体通过；激光测速传感器3为多个，安装于炮管2末端的传感器安装孔内；高压气腔9的出口处设置有电磁阀10以及接头8，接头8用于与炮管入口段6可拆卸式连接。

炮管入口段6上开设有外螺纹13，接头8设置有与之相适配的内螺纹，接头8通过螺纹与炮管入口段6可拆卸式连接。

如图2，炮管2的内孔的形状为椭圆形，除椭圆形外，还可以是其它非圆形的形状，如：具有凹陷的圆形、矩形、三角形内孔或多边形，如图9所示。炮管2的内孔为非圆形的形状的目的是：弹托在飞行过程中通过非圆形的炮膛对非圆形的弹托的限制作用，以实现防止弹托与弹体的转动。

如图7，炮管2由多段炮管段组合连接组成，相邻炮管段之间采用法兰14连接，炮管段的端部为一节直径小于炮管段的圆柱，该圆柱的圆柱面为定性圆柱面15，外端面为定位端面16，法兰14上设置有定位孔17以及螺纹孔18，两段炮管段相接时，将两段炮管段各自的圆柱的外端面定位端面16相对，然后将两片法兰14相对，用螺栓固定。以保证椭圆形内孔的对中性和连续性。

如图1和图4，激光测速传感器3为两对，分别相对的安装于炮管末端两侧的传感器安装孔内；每对激光测速传感器3的安装孔的中心重合，两对激光测速传感器3的安装孔沿炮管2长度方向的距离在4mm到10mm之间。

如图1和图3，炮管2上距离传感器安装孔50mm的位置处设置有一对排气孔5，用于减小气体对测速后弹托飞行的影响。

弹托1与炮管2呈间隙配合，弹托与炮管的椭圆表面的配合间隙由椭圆长短轴决定，弹托1与炮管2内表面的配合间隙在0.05～0.1mm之间，在保证椭圆柱形弹托与椭圆形炮膛同轴度的同时保证弹托在炮膛内顺畅而无偏转的滑动。

如图5和图6，装弹槽12位于弹托1头部中心位置，且装弹槽12的形状与弹体11外形相适配，在飞行中起到支撑弹体的同时防止弹体与弹托之间的转动。

止托器4安装在位于炮管出口段7的止托器安装孔内，止托器安装孔的中心与炮管2的中心重合。

炮管2末端增大并设置有用于排出弹托1的方孔19。

高压气腔9为可充气式高压气腔，电磁阀10为常闭式电磁阀。

工作时，将弹体压入椭圆形的弹托的装弹槽内，将弹托装填进炮管入口后，将高压气腔与炮管连接，将激光测速传感器装入炮管末端的传感器安装孔内，将止托器装入炮管出口；通过常闭式电磁阀控制高压气腔内气体的释放，通过高压气体膨胀做功推动弹托在炮膛内加速前进，通过激光测速传感器测量弹体速度，通过炮管上的排气孔减小气体对测速后弹托飞行的影响，通过止托器使弹体与弹托分离，通过装弹槽防止飞行中弹体与弹托之间的转动，通过炮管的椭圆内孔限制椭圆柱形弹托在炮膛内飞行中的转动，实现弹体以同一姿势飞离炮膛冲击靶体。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。