内弹道挤进过程模型建立及数值分析研究(3)
火药燃速的规律，使压力上升缓慢，最大压力下降，弹丸初速也因此下降。若挤
进压力过大，点火和传火过程的完成将更加充分，在某种程度上膛压和初速都有
所增加。但在另一方面，由于挤进压力过大，弹丸启动缓慢，使得挤压在膛底的
火药颗粒无论在挤压力或挤压持续时间方面都造成不利的影响，加重了火药破损
的程度，将使第一个负压差值明显增大，对装药射击安全非常不利。
一般内弹道过程的持续时间不大于30 ms ，其中挤进过程的时间更短，在
微妙量级。弹丸在挤进过程结束时的实际运动速度已经从零增加到了30 50
m/s ，甚至更高些。这与经典内弹道封闭方程组求解的初始条件不一致。这体现
了经典内弹道是在相关假设下建立起来的，和实际情况时有一定差距的。所以对
于内弹道的挤进过程的研究是有实际意义的。一方面，是对实际现象的进一步探
索；另一方面，可以根据研究结果耦合内弹道计算，得到更为接近实际情况的内
弹道数值解。
弹丸挤进过程是起始弹道中一个极为重要的组成部分，随着弹丸的挤进，膛
内容积的不断变化，直接影响到膛内火药气体的生成速率、压力分布和热力学过
程。武器射击中的膛压反常现象，如膛炸等，与弹丸挤进规律和弹丸射击都有极
其密切的关系。在经典内弹道学中把挤进压力设为恒定值，并忽略挤进过程，这
与实际情况有很大差别。经过试验发现，最大挤进压力是与装药结构、火药生成
速率、膛内最大压力和弹丸、炮管结构等密切相关的量，不可能是常数。实测的
挤进压力也往往远大于在静态条件下得到的挤进压力值。由此可见，研究挤进过
程，并真实的反映其规律，已显得很有必要。
另外，火炮在其寿命期内内弹道性能的变化以及火炮寿命状况都是与内弹道
的挤进压力大小密切相关的。而这一切都和内弹道的挤进过程息息相关。为了保
证武器在使用时的效能，在使用期内的需要根据具体情况来进行弹道修正，而内
弹道挤进过程就是弹道修正的重要依据。
综合以上情况，内弹道挤进过程的数值分析有以下意义：
a）可以指导炮射武器的设计
无论是从火炮寿命亦或是装药安全（限制压力波）的角度，弹丸的挤进过程
对这些的影响都是显著的，在内弹道的优化过程中，可以将挤进过程的某些参量
作为目标函数，针对这些参数来指导设计过程。
b）可以节省武器设计的时间以及费用
从历史的角度来看，任何一个工程问题都可以从三个角度研究，一是理论分
析，二是数值计算分析，三是试验研究。针对这些参数非常多的复杂问题，要想
得到理论的分析解是十分困难的，即使得到也是十分耗时而且是建立在简化的基
础上的，并不能完全满足我们对复杂问题深入了解的需求。当然了，分析解是能
给我们部分感性的认识的。在上个世纪，对于武器设计，试验时强有力的手段，
而且是应用的很多。然而，在当代，这是明显不可能的事情，各国都在缩减军费。
此时，数值计算研究方法的优势就得以凸显了。利用数值计算，可以大幅降低试
验的次数以及可观的缩减研发周期。
c）可以提高武器的寿命
由前面的分析可见，内弹道的挤进过程对火炮的寿命影响很大，无论是磨损
还是内弹道的烧蚀，挤进过程的影响都是显著的。有了内弹道的挤进过程的分析
结果，可以指导其设计过程，以寿命为目标函数进行优化。另外，可以以此为基