求科普。加特林炮的弹道为什么是直的；喷气发动机的受力 ...

来源：百度文库 编辑：超级军网 时间：2024/05/01 13:58:33
这两个问题总也想不明白，麻烦懂行的人解答。

1）加特林炮的炮管旋转速度极高。动不动每分钟上万发的火力密度，也就意味着6管的话，每秒钟1800转左右。那么炮弹在炮膛中除了向正前方的加速意外，会受到巨大的离心加速。离开炮口的时候会有一个切向速度的分量才对。可为什么事实上炮弹是射向正前方的？

2）喷气发动机的燃烧室前接进气口后接喷口，燃油被点燃时前后受到的压强应该是一致的。那么为什么高温燃气一定是向后喷射？如果在涡轮没有转动的情况下点燃燃烧室，是不是会向前后同时喷射呢？是不是因为进气方向的加压涡轮提供的压强，压强已经大于燃烧室的最高压强了？如果是这样，那么发动机的推力受力点难道只在前方的涡轮上？

先谢谢各位高人了这两个问题总也想不明白，麻烦懂行的人解答。

1）加特林炮的炮管旋转速度极高。动不动每分钟上万发的火力密度，也就意味着6管的话，每秒钟1800转左右。那么炮弹在炮膛中除了向正前方的加速意外，会受到巨大的离心加速。离开炮口的时候会有一个切向速度的分量才对。可为什么事实上炮弹是射向正前方的？

2）喷气发动机的燃烧室前接进气口后接喷口，燃油被点燃时前后受到的压强应该是一致的。那么为什么高温燃气一定是向后喷射？如果在涡轮没有转动的情况下点燃燃烧室，是不是会向前后同时喷射呢？是不是因为进气方向的加压涡轮提供的压强，压强已经大于燃烧室的最高压强了？如果是这样，那么发动机的推力受力点难道只在前方的涡轮上？

先谢谢各位高人了
炮弹在炮膛里的时间极短，可把转动忽略
第二项，涡轮不转或者说没有涡轮的喷气发动机，不就是冲压发动机么~冲压发动机貌似在静止时候点火是会前后喷的吧{:yi:}
su24 发表于 2011-5-26 08:02
不懂就别瞎扯，
加特林航炮的炮管是倾斜向圆心，以便客服向心力。。。。
易风 发表于 2011-5-26 08:22


    貌似楼主在钓鱼。。。。。
谢谢回复。关于炮弹在炮膛中的时间，我们做一个假设的计算

假设炮膛长1米，炮口初速1000米/秒，单根炮管距离旋转轴0.05米，转速1800转/分钟。那么可知炮管转动的线速度大概是9.4米/秒。炮弹在炮膛中的时间不少于0.001秒，炮弹在炮膛内加速过程中，沿圆周运动了至少0.0094米。出膛时的速度为向正前方1000米/秒，切向速度大于9.4米/秒。

如果瞄准1000米外的目标，弹道除了受重力和空气阻力影响外，还要考虑一个将近10米的横向偏移，最大的坦克都打不中。还是说加特林炮的瞄准系统已经考虑到了这种偏移么？
中州楚佩 发表于 2011-5-26 08:42
刚才不是说了吗！？
加特林航炮炮管是向内倾斜的，以便客服向心力。。。。。
matrix20110526 发表于 2011-5-26 08:40

不是钓鱼。初中时看见实验室贴的图片就不明白。只不过当时的物理教师也说不明白。后来忙于考试就忘记了
matrix20110526 发表于 2011-5-26 08:44

谢谢回复，刚才发回复的时候没看到你的帖子~
中州楚佩 发表于 2011-5-26 08:44
你们物理老师不是航空迷，所以让你给套进去了！
你说的情况是不可能的，发动机正常工作，需要进气方向的压气机旋转，产生供气压力，燃烧室才能燃烧产生推力。
在静止的情况下，如果像你所说，就是发动机火灾，。。。
以前出过这样的事故，发动机多次启动失败，燃烧室喷油过多，结果在转子静止的情况下，燃油着了，结果两头冒火苗-----发动机火灾。。。。
matrix20110526 发表于 2011-5-26 08:51

谢谢解答。这么说喷气发动机能提供的最高推力实际上是决定与前端压气机能给出的最大压强喽？
2011-5-26 09:01 上传

等待飞机发动机的科普
正常情况下，某种气体是从下面出的，不过在肠道系统紊乱时，也会发生上下同时出气的情况。

冲压喷气发动机是不能原地启动的。不过有一种脉冲式喷气发动机可以原地启动，那玩意前面进气的是单向活门。
像撒尿一样，先喷了再对准，纯瞎扯一下。
lz的第一个问题我从没想到过，赞一下！


第一个问题：子弹出膛后，所受到的力，只有空气的阻力和地球的引力。举个例子吧，如果加特林的转速是无穷大，那么你从枪管方向看过去，子弹是成一个圆管状向你射来，就相当于一个钢管向你砸来了（开始没考虑它是从固定位置发射的。。。）。判断炮弹的弹道，我们考虑的不是它在炮膛中的受力情况，而是它出膛后的受力情况。你可以自己做一个受力分析。高中课本上的东西。
第二个问题：那个因为压气机产生了高压把燃烧的气体向后排的缘故。这个原理并不难，很多人都自己动手制作的涡喷发动机的压气机是电动的。。。

第一个问题：子弹出膛后，所受到的力，只有空气的阻力和地球的引力。举个例子吧，如果加特林的转速是无穷大，那么你从枪管方向看过去，子弹是成一个圆管状向你射来，就相当于一个钢管向你砸来了（开始没考虑它是从固定位置发射的。。。）。判断炮弹的弹道，我们考虑的不是它在炮膛中的受力情况，而是它出膛后的受力情况。你可以自己做一个受力分析。高中课本上的东西。
第二个问题：那个因为压气机产生了高压把燃烧的气体向后排的缘故。这个原理并不难，很多人都自己动手制作的涡喷发动机的压气机是电动的。。。
装甲奇兵 发表于 2011-5-26 09:31

谢谢回复，不过你对第一个问题做的解答是错误的。
加特林不是只有转到固定位置上的枪管出子弹么，怎么会有成圆管状的呢？
回复 19# 我就是13啊

这个。。。是我没分析它发射载固定位置。。。我的失误
回复 18# 中州楚佩

回复  中州楚佩
装甲奇兵 发表于 2011-5-26 09:47


我在12楼画了一个图，是受到matrix20110526的启示。基本上能说通加特林炮如何抵消炮弹切线速度的。

按照你说的转速无穷大（当然不可能，可以理解为你说的无穷大是指转速的线速度相对于径向速度大很多数量级），出膛的炮弹将向沿着切线方向以极高速速度飞出，可以忽略其沿炮管方向的速度分量。如果我以被枪毙的姿态正对枪口，我会看到从A点出来的子弹向左上方飞向太空。
回复  中州楚佩
装甲奇兵 发表于 2011-5-26 09:47


我在12楼画了一个图，是受到matrix20110526的启示。基本上能说通加特林炮如何抵消炮弹切线速度的。

按照你说的转速无穷大（当然不可能，可以理解为你说的无穷大是指转速的线速度相对于径向速度大很多数量级），出膛的炮弹将向沿着切线方向以极高速速度飞出，可以忽略其沿炮管方向的速度分量。如果我以被枪毙的姿态正对枪口，我会看到从A点出来的子弹向左上方飞向太空。
应该这样考虑一下，首先加特林机炮是不是线膛炮，如果不是线膛炮，完全可以使炮弹飞行在炮管内的时间内不接触炮管。如果是线膛炮，那么需要考虑加特林机炮炮管的转动是连续的还是脉动的。
我们知道转管炮的目的是在高射速下延长炮管寿命，特别是内源型的转管炮旋转动力来自于火药或者是后坐力，这种受力本来就是脉动的，一个很合理的判断是事实上转管炮每一发炮弹发射的时候炮管是静止的，射击完成后才由后坐力或者火药气体驱动旋转炮管。外源性也可以做到这一点。
不知道弹头离开管口的瞬间，击发管是否静止的？
至于说喷气发动机，事实上喷气发动机的推力确实受限于进气压力，后燃室实际上是富燃料燃烧，因此其放热增压能力实际上取决于进气压力，也就是说前涡轮能吸进多少氧气。因此进气压力不足导致火焰前喷是不会的，但是烧屁股是可能的。
算算矢量合成吧，切向速度才多少？再者说了，所有的炮管都是在同一个位置发射出炮弹的，要歪也一起歪啊
第一个问题已经说了。第二个问题是这样，发动机启动前，预启动装置会先让压气机转起来，然后主燃烧室才会点火。
tweeg 发表于 2011-5-26 10:04
考虑过每秒钟启动几百次再停止几百次是什么概念吗？
加特林炮的转速和炮弹初速都是相对固定的，很容易给一个预置的纠偏量
就算有分布，传说中的“像撒尿一样，先喷了再对准”不就行了？大闭环系统啊
laomao0000 发表于 2011-5-26 10:14

每分钟3000发每秒钟不过启停50次，跟你说的几百次还不是一个数量级，而且机械结构没有你想像的那么脆弱，最最起码加特林炮的击发装置就必须承受这种工作强度，当然其自身质量比较轻。

事实上我们所需要的只不过是一个同步装置，当一根炮管旋转到正确位置并锁止后再进行击发，这种装置应用时间怕是有百年了。而且线膛炮来说，因为炮弹必须和管壁有所接触，因此炮管内径和炮弹外径不能有太大差距，如果是连续转动，实际上击发的时间窗口极短，稍偏一些炮弹就打在管口边沿了，脉动反而可以提供比较长的击发窗口。

希望你能详细阐述你的看法。
tweeg 发表于 2011-5-26 10:25

12楼  12楼


第一个问题，我估计的加特林式的结构，可能并不是一边转一边发射的吧，电机只是起一个动力的作用，电机旋转带动后面的机械结构完成发射子弹全程，和左轮有点像。子弹击发的瞬间枪管是固定的，不会有什么离心力的问题存在。发射完子弹这个枪管旋转一个位置锁定抽壳，下一根装好子弹的枪管也旋转到位，锁定击发。
不过这样的话，因为旋转时有个枪管的锁止停留时间，同时其它动作如抽壳，装弹也需要时间，不可能无限提高转速，所以加特林有个极限射速，大约1W多发/分，如果有超过5W发/分的射速，应该是设计有多套击发装置，同一时间有2，3根枪管同时击发。
第2个问题发动机专栏找找看，有谈过这个问题。

第一个问题，我估计的加特林式的结构，可能并不是一边转一边发射的吧，电机只是起一个动力的作用，电机旋转带动后面的机械结构完成发射子弹全程，和左轮有点像。子弹击发的瞬间枪管是固定的，不会有什么离心力的问题存在。发射完子弹这个枪管旋转一个位置锁定抽壳，下一根装好子弹的枪管也旋转到位，锁定击发。
不过这样的话，因为旋转时有个枪管的锁止停留时间，同时其它动作如抽壳，装弹也需要时间，不可能无限提高转速，所以加特林有个极限射速，大约1W多发/分，如果有超过5W发/分的射速，应该是设计有多套击发装置，同一时间有2，3根枪管同时击发。
第2个问题发动机专栏找找看，有谈过这个问题。
蓝色经典 发表于 2011-5-26 10:08


    我同意。个人小白，觉得加特林原理和左轮手枪有一比，左轮手枪在每发射击的瞬间是静止的，加特林是不是也这样？只是转速远比左轮快，机构也更复杂而已？
中州楚佩 发表于 2011-5-26 10:30

12楼怎么啦？12楼是基于完全不同的假设，你想讨论什么捏？

炮管倾斜，除非倾角是快速可调的，否则这个控制系统很大可能是不收敛的。从我个人来说没法接受有这么大侧向速度的炮弹飞出炮口，特别是在内源性火炮这种转速变化范围很大的系统上，这个火炮可以说完全无法瞄准嘛，那么怎么用于反导这种用途呢。

加特林炮的转速和炮弹初速都是相对固定的，很容易给一个预置的纠偏量
就算有分布，传说中的“像撒尿一样， ...
laomao0000 发表于 2011-5-26 10:18


火炮射击是开环系统呀

大型非直瞄火炮是靠后期观测弹着点来实现闭环的，但是对于动目标射击是无法闭环的，因为目前没有什么手段能得知炮弹掠过目标时实际的偏差是多少。
加特林炮的转速和炮弹初速都是相对固定的，很容易给一个预置的纠偏量
就算有分布，传说中的“像撒尿一样， ...
laomao0000 发表于 2011-5-26 10:18


火炮射击是开环系统呀

大型非直瞄火炮是靠后期观测弹着点来实现闭环的，但是对于动目标射击是无法闭环的，因为目前没有什么手段能得知炮弹掠过目标时实际的偏差是多少。
tweeg 发表于 2011-5-26 10:25
去看看手摇加特林的视频吧，一切都清楚了
一个简单的计算，如果要在每秒50发的基础上加上启停动作的话，那么一个周期就是0.02秒，单个启停动作给0.005秒不为过吧，好，六楼有简单估算，切向速度大于9.4米/秒也就是在0.005秒内从零加速到10m/s，加速度是2000m/s*s，你觉得一个细长杆结构以200G过载运动会怎么样？
laomao0000 发表于 2011-5-26 10:39

200G。。。好像不怎么可怕呀。。。
找到一个SWF，打开有点慢，自己看吧，绝对不是什么一格一格转动
http://static.howstuffworks.com/flash/machine-gun-gatling.swf
tweeg 发表于 2011-5-26 10:36

我只是希望有人可以讨论一下我的思路嘛。那个侧向速度其实并不快，按照我在6楼的假设，炮管只需要错开一个很小的角度就能解决问题。麻烦的就是转速可调，那样就通过雷达测距综合当前转速来调整一下瞄准方向即可。似乎比每秒钟停止一万次再告诉旋转一万次简单多了
[WARNING! WARNING!] http://static.howstuffworks.com/flash/machine-gun-gatling.swf
连续转动
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