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1、中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院第 9 章膛口装置设计中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院主要内容 膛口装置的类型 膛口制退器 膛口助退器与防跳器 膛口消焰器 膛口消声器中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院一、膛口装置的类型 膛口装置的概念：安装在武器膛口，利用后效期火药燃气能量对枪炮产生一定作用的能量转换装置。膛口装置的类型：按功用不同，大致可分为膛口制退器、膛口助退器、膛口消焰器等几种类型。中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院二、膛口制退器 含义：制退器是一种控制后效期火药燃气流量、气流方向和气流速度的能量转换装置。作用：用于减小武器射击时所产生的后坐力及后坐冲量，从而

2、减轻射手或架体所承受的载荷。对于手持式武器，减小后坐冲量可以减轻射手的疲劳，提高武器的连发精度。一、膛口制退器的类型及工作原理中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院 作用原理：以不同的结构形式控制后效期内火药燃气经中央弹孔与侧孔道的流量比，控制侧孔道气流的方向和速度，以动量传递的方式减小火药燃气对武器的后坐能量。二、膛口制退器中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院二、膛口制退器 根据制退器的结构形式分类：单室单排膛口制退器、单室多排膛口制退器、多室多排膛口制退器、无室膛口制退器。根据制退器的工作原理分类：冲击式膛口制退器、反作用式膛口制退器、冲击反作用式膛口制退器。膛口制退器的分类：中北大

3、学机电工程学院中北大学机电工程学院1.单室单排膛口制退器 单室单排膛口制退器只有一个直径较大、长度较短的内腔和一排侧孔。膛口喷出的火药燃气在制退器腔膨胀，部分气流从侧孔排出，其余气流从中央弹孔出。54式 12.7高射机枪的膛口制退器就采用了这种形式，如图9-2所示。根据制退器的结构形式分类中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院2.单室多排膛口制退器 单室多排膛口制退器由一个较大、较长的内腔和有多排侧孔构成。美国的P50式12.7狙击步枪膛口制退器就是这种类型，如图9-3所示。根据制退器的结构形式分类中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院3.多室多排膛口制退器 多室多排膛口制退器内腔被隔板分

4、成若干室（一般最多为4室），各室都有一排侧孔。隔板中央多呈内凸形，便于使冲向隔板的气流向侧孔分流。丹麦麦德森20高射炮膛口制退器和美国 6管20航炮膛口制退器就采用这种结构，如图9-4所示。根据制退器的结构形式分类中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院4.无室膛口制退器 无室膛口制退器的外形多为扁平形状，内腔直径较小，有多排侧孔且侧孔道较长，故称无室型。这类膛口制退器，火药燃气在内腔的膨胀很小，高压燃气到侧孔内或侧孔口部才膨胀并加速喷出。美国巴雷特M82式12.7mm狙击步枪的膛口制退器即是这种结构，如图9-5所示。根据制退器的结构形式分类中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院根据制退器的

5、工作原理分类 冲击式膛口制退器也称开腔式膛口制退器，典型结构如图9-6所示。结构特点：腔室直径较大（一般不小于 2倍口径），两侧具有大面积侧孔，前方带有一定角度的反射挡板。1、冲击式膛口制退器中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院2、反作用式膛口制退器 反作用式膛口制退器的典型结构如图9-7所示。结构特点：腔室直径很小（一般不超过1.3倍口径），没有或只有很小的前反射挡板，侧孔多排布置。根据制退器的工作原理分类中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院3、冲击反作用式膛口制退器 冲击反作用式膛口制退器的典型结构如图9-8所示 结构特点：具有较大直径的腔室（大于1.3倍口径）和分散的圆形或条形侧

6、孔。根据制退器的工作原理分类中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院膛口制退助旋器 对于转管武器而言，膛口装置除了制退作用外，还可以根据需要，利用膛口装置能够改变气体流动的特点，获得驱动转管武器身管组旋转的驱动力矩。膛口制退助旋器的结构原理如图9-9所示。二、膛口制退器中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院二、膛口制退器膛口制退助旋器中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院二膛口制退器的特征量及影响因素1、膛口制退器的特征量 表征膛口制退器性能的特征量有结构特征量、效率 和冲量特征量等。膛口制退器的结构特征量的值仅取决于膛口制退器的结构，而与弹道条件无关。结构特征量定义为：二、膛口制退器z中

7、北大学机电工程学院中北大学机电工程学院膛口制退器的效率是评价制退器所起制退作用大小的一个系数，可以按制退器所吸收的冲量与武器原有后坐冲量之比确定。假设没有制退器时后坐体的质量为 ，后效期终了时后坐体的速度为，在其他条件不变的情况下，安装制退器后，后坐体的质量为，后效期终了时后坐体的速度为，则制退器的效率为：二、膛口制退器中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院膛口制退器的冲量特征量的计算公式为：式中：绝热指数。在非定常后效期理论中，膛口制退器的冲量特征基本上只取决于膛口制退器的结构特征量，而与弹道条件无关。二、膛口制退器中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院2、影响膛口制退器的因素分析I.制

8、退腔结构：制退腔直径：在其他条件不变的情况下，若制退腔的直径增加，则效率提高。但增大到一定值时，对效率的影响就不大了。制退腔锥角：由实验得知，当制退腔的长度一定时，制退器的效率将随锥角的增大而提高；但当锥角增大到一定值后，效率的提高就不显著了。角值一般约为2535。二、膛口制退器中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院制退腔长度：制退腔锥角值一定时，制退腔长度增加，则气流容易膨胀，对提高效率有利。但制退腔长度过大时，作用不大。对于锥角大的制退器，制退腔可设计得短一些；锥角小的制退器，制退腔可设计得长一些。II.制退器中央弹孔直径 减小中央弹孔直径 对提高制退器效率有较大的效果。因为 减小了，自

9、中央弹孔流出的火药燃气量就少了。如果能在弹头飞出中央弹孔后，依靠一定的机构将中央弹孔立即关闭，使火药燃气不自中央弹孔流出，则可进一步提高制退效率。二、膛口制退器中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院III.制退器侧孔道断面面积 在其他条件不变的情况下，侧孔道断面面积之总和增加，自侧孔道流出的火药燃气量增多，制退器效率将提高。但同一侧孔道过大时，经侧孔道流出的部分火药燃气将直接向前喷出，而不经前壁反射向后喷，因此效率反而下降，如图9-10所示。侧孔道的形状对效率亦有影响，纵向长的侧孔道，气流容易向前喷射，对提高效率不利。在实际设计时，侧孔道的断面宜宽不宜长，有时设计成很多小圆孔，如图9-11所

10、示。二、膛口制退器中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院二、膛口制退器侧孔道的位置尽量靠近前壁较为有利。中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院IV.制退器侧孔道角度 随着 角的增加，侧孔道气流反力的轴向分力要增大，对制退器效率的提高有利。但 角过大，膛内气流流入侧孔道时的速度损失增大，将减少侧孔道 的流量，效率反而下 降。改变侧孔道的入 口角度，可以改善气 流的流动条件，如图 9-12所示，但加工较 为困难。二、膛口制退器中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院V.制退室数目 一般来说，增加制退室的数目对提高效率有利，图9-13所示为多室制退器。各个制退室对效率的影响是不同的，靠近膛口的制

11、退室所起的作用最大，约占总效率的70%80%，第二个制退室约占 15%20%，第三个制退室作用就很小。故制退室的数目过多实际意义并不大。二、膛口制退器中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院VI.弹道诸元 同一制退器在不同的弹道条件下射击，其效率是不同的。二、膛口制退器三膛口制退器的设计1.膛口制退器的设计要求制退器设计得合理与否对射击精度有很大影响。对于手持式武器，要求安装制退器后有较好的连发精度，对于有架座的武器，则要求在减轻重量的情况下（与全枪配合）保证一定的精度。中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院制退器的结构尺寸不宜太大，特别是横向尺寸不能太大，重量要尽量轻。特别是手持式武器，安

12、装较大的制退器使用操作都不方便。安装制退器后不应有很强的冲击波和噪声，以免威胁或伤害射手，影响射击精度。2.膛口制退器的设计步骤首先按总体提出的制退器效率指标，选择制退器的类型，确定结构方案；对制退器结构进行详细设计（包括分析计算）。二、膛口制退器中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院加工制造，在所设计武器或实验装置上进行实弹射击试验、修改结构方案。绘制工程图。二、膛口制退器中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院三、膛口助退器与防跳器 三、膛口助退器与防跳器 在身管后坐式自动武器中，为了保证完成自动动作或提高武器的射击频率，往往在膛口安装助退器。膛口喷出的火药燃气通过助退器作用在膛口端面上

13、，增加一部分身管的后坐能量，如图 9-14所示。中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院一助退器结构参数对工作性能的影响三、膛口助退器与防跳器1.中央弹孔直径 中央弹孔直径 对助退器工作的影响很大。中央弹孔直径大，则助退腔内的压力低，助退效果小。2.活塞横断面积 在其他结构条件不变的情况下，活塞横断面积 大，则活塞端面受到的力大，助退效果大。但活塞面积增大，武器的横向结构尺寸加大，这是不利的。中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院三、膛口助退器与防跳器3.助退腔初始容积 助退腔初始容积大，气体充满助退腔所需的时间长，腔内气体的压力低，助退效果差。二有助退器时后坐体速度的确定 无助退器时，火药

14、燃气作用终了时身管的自由后坐速度为：中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院三、膛口助退器与防跳器有助退器时，火药燃气作用时期身管的后坐速度为：式中：助退系数；后效期内某瞬时火药燃气后效期对后 体 坐体的单位压力冲量。有助退器时，火药燃气作用终了时后坐体的后坐速度为：中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院三、膛口助退器与防跳器 助退系数的确定 助退系数值与口径、活塞面积 、中央弹孔 等因素有关：式中：中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院三防跳器 某些手持式自动武器的膛口防跳器往往和其他的膛口装置结合起来应用，如图9-17和图9-18所示三、膛口助退器与防跳器中北大学机电工程学院中北大学机

15、电工程学院三、膛口助退器与防跳器中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院一消焰器的工作原理与结构类型1.消焰器工作原理 屏蔽前期焰及一次焰火光 膛口安装了消焰器后，自侧向屏蔽了由前期焰及 一次焰而生的火光。降低出口处火药燃气温度 自膛口喷出的火药燃气射流在膛口装置中经过膨胀得到降温，使气流流出装置时温度已较低，因此失去了产生火焰的条件，起到灭火的作用。降低出口处火药燃气压力四、膛口消焰器中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院一消焰器的工作原理与结构类型 自膛口喷出的火药燃气射流在膛口装置中已得到膨胀，气体出装置时的压力已很低，这样气体出膛口装置后的膨胀度较小，膨胀后产生的正激波强度亦较低，气

16、体通过马赫盘后的压力回升值亦较小，由此避免中间焰及二次焰的产生。2.消焰器的结构类型 锥形遮光罩 一种圆锥角大而短的锥形膛口装置。由于圆锥张角大，使出口的火药燃气膨胀度大，压力、温度下降较快，因而减小了一次焰和膛口辉光。四、膛口消焰器中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院一消焰器的工作原理与结构类型 锥形消焰器 如捷59式通用机枪的膛口装置（图9-21），其结构与锥形遮光罩看似相同，但其圆锥角小，锥形尺寸长，这从根本上克服了锥形遮光罩的缺点。圆柱形消焰器和筒形消焰器 如美勃朗宁轻机枪的膛口装置（图9-22），圆柱形消焰器内截面积较大，火药燃气能充分膨胀，温度容易降低，但火药燃气从枪口进入消焰

17、器是突然膨胀，容易产生激波，且截面愈大激波愈强，因此要合理选择内径尺寸控制激波强度，以达到减小中间焰和二次焰的目的。四、膛口消焰器中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院一消焰器的工作原理与结构类型四、膛口消焰器中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院一消焰器的工作原理与结构类型四、膛口消焰器 叉形消焰器 如美M16自动步枪的膛口装置（图9-23），叉形消焰器的内腔一般有锥形过渡段，其内角约为20，长度较短，侧壁开有长条孔，有利于消焰且可减少由消焰器引起的附加后坐力。中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院一消焰器的工作原理与结构类型四、膛口消焰器 组合式消焰器 组合式消焰器是综合利用上述几类

18、消焰器的特点，将其中 种或 种以上的结构形式组合起来，故称为组合式消焰器（图9-24）。这类消焰器一般兼有制退、防跳或消声的功能。中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院四、膛口消焰器中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院二常用消焰器设计1.圆锥形消焰器 圆锥形消焰器设计时其主要结构尺寸是锥角、长度、出口断面面积以及侧孔等。消焰器的出口断面面积愈大，则气流在消焰器内的膨胀愈充分，对降温有利。2.圆柱形消焰器 圆柱形消焰器的主要结构尺寸是圆筒直径、长度及侧孔道。圆筒直径小，气流膨胀不充分，消焰效果差；若圆筒直径小到与口径相近，则消焰器四、膛口消焰器中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院二常用

19、消焰器设计 实际不起作用。圆筒直径大，则消焰器内的气流可以得到膨胀；但过大又将引起气流的突然膨胀，形成激波，反而引起强烈的火光。为了使直径较小的消焰器能得到较好的消焰效果，可以在消焰器的侧壁开孔道。四、膛口消焰器中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院一降低膛口声源能量的技术措施在同样装药量和弹丸质量的条件下增长身管，降低膛口压力，提高弹丸的初速，降低膛口声源能量。在初速不变的条件下，采用相同火药而减少装药量，增加装填密度，使最大膛压值升高，而膛口压力降低，对消声是有利的。在达到一定初速的条件下，变更火药性能，采用速燃火药，亦可使膛口压力降低，达到更好地利用火药燃气能量的作用。五、膛口消声器中

20、北大学机电工程学院中北大学机电工程学院二膛口消声器的消声量评价1.传声损失（）传声损失也称传递损失或透射损失。消声器的传声损失是消声器入口处的声功率级与消声器出口处的声功率级之差，由于声功率级不能直接测量，要通过测量声压级来计算声功率级和传声损失。主要用于消声器的设计计算。2.插入损失（）插入损失是在未安装消声器前某定点的声压级与安装消声器后同一定点的声压级之差。插入损失常用于现场测量消声器的消声量。不过这种现场五、膛口消声器中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院二膛口消声器的消声量评价 测量的插入损失因受环境噪声和距离衰减的影响，不可能完全正确地评价消声器的消声效果，有时对测量结果要进行修

21、正。3.减噪量（）也称声压级差或两端点点差。消声器进口端面的平均声压级与出口端面的平均声压级之差，减噪量受声源和环境影响。如果声源内阻抗和终端阻抗相等，则声源和终止端就无反射，这时减噪量大于插入损失和传声损失。五、膛口消声器中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院二膛口消声器的消声量评价4.衰减量（）消声器内部两点间的声压级的差值称为衰减量。主要用来描述消声器内声传播的特性，通常以消声器单位长度的衰减量来表征。五、膛口消声器中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院三典型膛口消声器1.网式消声器网式消声器的结构形式如图9-25所示。五、膛口消声器中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院三典型膛口消声器2.隔板式消声器 隔板式消声器的结构特点是在消声筒内安放有消声隔板或消声碗，如图9-26所示。五、膛口消声器中北大学机电工程学院中北大学机电工程学院三典型膛口消声器3.封闭式消声器 封闭式消声器的结构形式是在膛口安装一消声筒，消声筒的中央弹孔处用一橡皮封闭（图9-27）。五、膛口消声器