97式18.4mm动能痛块弹飞行状态分析

朱永杰

【摘 要】针对97式18.4mm动能痛块弹飞行稳定性差的问题，对该弹丸在空气中的飞行状态进行分析，查找出影响弹丸飞行稳定性的关键可控因素，为下一步改进动能痛块弹形打下基础。

【关键词】动能痛块弹；防暴枪；飞行稳定性；力矩

97式18.4mm动能痛块弹作为97式系列防暴枪的主要配用弹种之一，被武警部队和公安干警广泛应用于执勤、处突、反恐等任务中。但在实际使用过程中，暴露出其飞行稳定性差的问题需对其在空气中飞行状态进行分析，查找出飞行稳定性差的原因，为后期改进弹道性能提供依据。由于97式18.4mm系列防暴枪是滑膛武器，故其在发射时弹丸不会产生自旋。所以在对其进行飞行状态分析时，只需对弹丸的平动运动进行受力及力矩分析即可。

1 97式18.4mm动能痛块弹受力分析

97式18.4mm动能痛块弹在空气中飞行时，作用于弹丸上的力主要有重力、空气动力及科氏惯性力，下面对其受力进行详细分析。

1.1 重力mg

重力mg是地球引力mga和地球自转时惯性离心力mge的矢量和。在我国国土的纬度范围内可以取g的近似平均值为9.8m/s2，且假设地表为平面，g的方向与地平面垂直[1]。

1.2 惯性力Jc

97式18.4mm动能痛块弹射程较小，科氏惯性力对其影响几乎为零，所以在对其进行受力分析时不考虑科氏惯性力的影响。

1.3 空气动力R

97式18.4mm动能痛块弹在空气中飞行时，章动角δ≠0，弹丸迎风面积变大，空气动力R变大，其方向不再与弹轴ε共线反向。这就使R在速度矢量v的反向及垂直于v向上的方向上产生两个分量：空气阻力Rx和升力Ry。其中，切向分量Rx是空气阻力，作用效果总是使速度v减小，升力Ry其作用效果是使v改变方向。

由以上的分析可知， 97式18.4mm动能痛块弹飞行时所受到的力主要是重力mg和空气动力R。其中，在相同地域内，重力mg只与弹丸质量有关，对弹丸飞行稳定性没有影响；而空气动力R是影响弹丸飞行稳定性的主要力。

2 97式18.4mm动能痛块弹所受力矩分析

97式18.4mm动能痛块弹在飞行时所受力矩主要有静力矩Mz、赤道阻尼力矩Mzz以及俯仰力矩Mzzz。下面对其分别进行分析：

2.1 静力矩Mz

97式18.4mm动能痛块弹的阻心在质心之后，此时的静力矩是稳定力矩，其作用总是使章動角δ减小，因此静力矩增强弹丸飞行稳定性的有力因素。

2.2 赤道阻尼力矩Mzz

赤道阻尼力矩Mzz就是阻滞弹丸摆动的压力偶和摩擦力偶的合力矩[2]。

2.3 俯仰力矩Mzzz

由于痛块弹是绕其弹轴成轴对称的图形，所以在弹丸飞行时其所受偏航力矩为零，使弹丸绕弹轴做往复摆动运动的力矩主要是俯仰力矩，，弹丸所受的俯仰力矩越大，弹丸的复摆动运动就越剧烈，弹丸飞行稳定性就越差，反之亦然。

3 结论

由上面的分析可知， 影响97式18.4mm动能痛块弹飞行稳定性的力主要有空气动力R，力矩主要有静力矩Mz、赤道阻尼力矩Mzz、俯仰力矩Mzzz，而这些力和力矩是关于弹丸形状、弹丸速度v、章动角δ和空气密度ρ的函数，其中弹丸速度、章动角δ与弹丸初速直接相关，在动能痛块弹装药及枪管结构不改动的前提下，弹丸初速不变，弹丸速度、章动角δ对弹丸飞行稳定性影响没有变化，同时在同一地域空气密度ρ也没有变化。因此对于提高动能痛块弹飞行稳定性而言，弹丸速度v、章动角δ和空气密度ρ属于不可控因素，只有弹丸形状属于可控因素，必须通过改进97式18.4mm动能痛块弹的弹丸形状，提高其飞行稳定性。

【参考文献】

[1]王敏忠.炮兵应用外弹道学及仿真[M].北京：国防工业出版社，2009：7-12.

[2]刘怡昕，刘玉文.外弹道学[M].北京：海潮出版社，1998：26-27.

[责任编辑：朱丽娜]