一种采用液体发射药的无弹壳自动武器实现方法

1.一种采用液体发射药实现无弹壳自动武器的方法，其特征在于，该方法包括：
采用电动方式驱动枪机自动往复实现弹头装载、枪机闭锁动作；驱动动力采用旋转步进电机或直线步进电机；由步进电机驱动相应机构带动枪机实现往复运动并在运行中实现弹头装载和枪机的闭锁；其中枪机主要包括了燃烧室(3)、旋转锁(4)、滑块(9)和柱形凸轮(11)；电子火控单元通过步进电机信号获取柱形凸轮的旋转角度位置信息并由此判断枪机闭锁与否，在闭锁状态下由扳机信号来触发火药喷射和点火的动作；当扳机被触发，分别控制燃料和氧化剂的两个电磁阀会依据电子火控单元的控制信号完成精确的开启时隙，压力调节器内恒压状态的燃料和氧化剂会通过柱塞(7)分别被注射进燃烧室内完成混合，一旦火药注射完成，点火器将进行点火实现发射。
2.根据权利要求1所述的采用液体发射药实现无弹壳自动武器的方法，其特征在于，利用燃烧室(3)替代传统枪栓，燃烧室(3)进行直线往复运动实现自动装载弹头的方法，该自动装载弹头的方法包括：
燃烧室(3)作为活动部件在机匣(2)内部沿着弹膛(16)轴线做直线往复运动，燃烧室前端为凸锥形的燃烧室锥头(14)，弹膛采用相应的凹锥形的弹膛凹锥面(20)；燃烧室锥形端有冠状三角形顶突(17)，弹膛采用相应的凹槽即弹头引导槽(19)与之吻合，该凹槽也为弹头进入弹膛提供引导作用，这里称为弹头引导槽(19)；弹匣(31)的抱弹口(18)的轴线略微倾斜指向弹膛凹锥面(20)范围以内；弹头在弹匣弹簧作用力下紧贴燃烧室(3)外壁，相互之间呈摩擦滑动状态，当燃烧室离开弹膛往后运动，燃烧室锥形端完全退至弹匣口后方时，弹头将在弹簧推力下侵入到燃烧室运行空间内，当燃烧室(3)向靠近弹膛(16)方向运动时，三角形顶突(17)则将弹头从弹匣(31)的抱弹口(18)推出，弹头会在弹头引导槽的作用下滑入到弹膛凹锥面(20)内，在弹尖刚刚进入弹膛时，抱弹口对弹头仍然保持夹持能力，通过凹锥面具备的自引导能力，弹头在燃烧室锥头(14)的挤压下会自行进入弹膛(16)完成装载。
3.根据权利要求1所述的采用液体发射药实现无弹壳自动武器的方法，其特征在于实现弹膛和燃烧室(3)气密锁止的方法，该气密锁止的方法包括：
燃烧室主体(21)形状呈厚壁圆管状，燃烧室(3)和弹膛(16)结合面之间采用圆锥面彼此嵌套贴合实现气密，其中燃烧室(3)前端采用凸圆锥面的燃烧室锥头(14)，弹膛采用与燃烧室锥面贴合的弹膛凹锥面(20)；燃烧室主体(21)和其锥头采用不同材料嵌套制造，燃烧室主体(21)采用高强度材料，燃烧室锥头(14)采用弹塑性高的材料，利用其高弹塑性在燃气高压下变形使其更好地贴合弹膛凹锥面(20)保障气密性；在燃烧室尾端有一个齿轮状旋转锁(4)，机匣(2)内部则有对应的齿突(22)；旋转锁(4)和燃烧室(3)共轴，旋转锁(4)环套在燃烧室尾段外部可以绕燃烧室(3)自由转动，燃烧室(3)尾端类似轴肩(39)的突起以及挡圈(6)可以限制旋转锁(4)相对于燃烧室(3)沿着轴向滑动；机匣上设有L形导向槽(25)，导向销(5)通过安装孔(42)插入旋转锁(4)中固定，旋转锁(4)在导向销(5)的作用下可以沿着导向槽(25)运动；当弹头上膛完成，燃烧室锥头(14)和弹膛凹锥面(20)嵌套叠合停止了运动，而旋转锁(4)会继续在导向销(5)及导向槽(25)的综合作用下实现旋转，最终使得旋转锁齿突(22)和机匣(2)内部的齿突(22)遮盖叠合，此时燃烧室(3)不再可以沿着轴向前后移动从而实现闭锁；旋转锁齿突(22)和机匣齿突(22)贴合面互为契合楔形，通过旋转锁(4)的旋转可以推动燃烧室(3)尽可能的向弹膛(16)抵近，使燃烧室锥头(14)和弹膛凹锥面(20)紧密贴合。
4.根据权利要求1所述的采用液体发射药实现无弹壳自动武器的方法，其特征在于利用弹头锥形尾端部分伸入燃烧室(3)实现燃烧室前端气密的方法，该实现燃烧室前端气密的方法包括：
燃烧室前端燃气出口(27)的孔径小于弹头直径但是略大于弹头尾端的直径，该燃气出口向外需要呈现一定的喇叭口形状；在弹头的装载过程中，在燃烧室锥头(14)的挤压下，弹头尖端会进入到弹膛(16)，与此同时弹头的尾端会部分伸入到燃烧室的燃气出口(27)内部从而形成一定程度的气密条件。
5.根据权利要求1所述的采用液体发射药实现无弹壳自动武器的方法，其特征在于通过固定式柱塞实现燃烧室尾端气密的方法，该实现燃烧室尾端气密的方法包括：
圆柱形柱塞(7)和燃烧室(3)同轴，柱塞(7)通过螺纹固定在机匣(2)上，柱塞(7)插入燃烧室(3)尾端，彼此间采用间隙配合并形成一定的气密条件，类似活塞和气缸的运行关系；
燃烧室(3)依靠机匣导轨(37)和柱塞(7)的导向支撑保持一定精度沿着直线进行往复运动；
火药燃爆之后，燃烧室燃气出口(27)将能量传递给弹头，同时柱塞(7)也要承受燃气压力，并将之传递到机匣(2)。
6.根据权利要求1所述的采用液体发射药实现无弹壳自动武器的方法，其特征在于通过固定式柱塞完成火药喷射和点火的方法，该火药喷射和点火的方法包括：
柱塞(7)沿着轴向加工有深孔，该类深孔被用来安装点火器放电针(38)和作为液体火药喷射孔(30)。
7.根据权利要求1所述的采用液体发射药实现无弹壳自动武器的方法，其特征在于针对液体火药流动易泄漏的特性，将喷射和点火联动的方法，该喷射和点火联动的方法包括：
液体火药在燃烧室(3)中的停留始终发生在扳机被触发后的某个短暂时刻；液体火药的喷射和点火实现成联动，其中燃料和氧化剂喷射在前，点火器完成点火发射在后；当扳机触发信号发出，由电子火控单元判断其它发射条件后再向电磁阀发出开启的指令以喷射燃料和氧化剂，待电磁阀门关闭的瞬间再向点火器发送点火指令完成点火发射；燃料、氧化剂喷射和点火总耗时控制在人的反应速度以内，避免射击延迟。
8.根据权利要求1所述的采用液体发射药实现无弹壳自动武器的方法，其特征在于实现单发精确射击的方法，该实现单发精确射击的方法包括：
单发火力模式下，每一次发射过后枪机会经过适当的延时再运行到到上膛闭锁的状态并停止，等待下一次扳机触发指令；当扳机触发后电子火控单元将给出火药喷射并完成点火发射的联动信号，点火后电子火控单元会执行适当延时再驱动枪机进行下一次的弹头上膛闭锁，该延迟可以确保前一发弹头已离枪口后再进行枪机的动作，从而避免弹头在离膛前被扰动。
9.根据权利要求1所述的采用液体发射药实现无弹壳自动武器的方法，其特征在于实现高速射击需求的方法，该实现高速射击需求的方法包括：
在多连发和连发火力模式下，枪机会连续进行往复循环完成上膛闭锁动作不停，直到完成确定的连发次数或扳机被释放；电子火控单元根据步进电机角位移信号判断枪机位置状态，自动根据位置信息在恰当的时间段以内给出火药喷射和点火的指令；由步进电机驱动的柱形凸轮(11)与滑块(9)通过滑块上的滑块凸轮杆(24)相互作用，当柱形凸轮(11)旋转时，滑块凸轮杆(24)则沿着凸轮槽(28)发生相对运动从而推动滑块(9)运动；凸轮槽(28)有特殊设计的一段垂直于凸轮轴的垂直弧线槽(23)，该段弧长为1/4凸轮外径圆周弧长，当滑块凸轮杆(24)运行在其中时，滑块(9)则处于相对静止状态，与此同时燃烧室(3)此时也处于闭锁状态；在高速连续进行的每一次上膛闭锁循环过程中，柱形凸轮(11)在连续旋转的同时，凸轮槽的垂直弧线槽(23)可以周期性地提供一个时间片段保证燃烧室其间处于闭锁的静止状态，系统在该时间片段内完成火药喷射和点火发射，步进电机和其它运动部件在该时间段内始则终处于连续循环运转状态，可以避免因运动部件频繁启停造成延迟、震动而影响射击速度和精度。
10.根据权利要求1所述的采用液体发射药实现无弹壳自动武器的方法，其特征在于采用单片机实现火控单元的方法，该实现电子火控单元的方法包括：
采用单片机及相关运行程序实现武器的电子火控单元，各类电子开关：扳机、火力模式切换开关、威力选择开关以及环境相关传感器作为输入设备，电磁阀、点火器、火药及弹头余量指示设备则作为输出设备，步进电机控制器则兼具输入输出功能；电子火控单元按既定程序处理输入指令并将结果输出到对应的输出设备。
11.根据权利要求1所述的采用液体发射药实现无弹壳自动武器的方法，其特征在于利用电子开关通过电子火控单元实现扳机功能的方法，该实现扳机功能的方法包括：
利用电子开关实现扳机功能，开关为电子火控单元提供扳机触发和释放信号，再由电子火控单元的后续指令控制其它部件动作而完成射击。
12.根据权利要求1所述的采用液体发射药实现无弹壳自动武器的方法，其特征在于利用电子开关通过电子火控单元实现保险以及火力模式切换的方法，该实现保险以及火力模式切换的方法包括：
采用旋转式波段开关或其它形式的多极开关实现武器火力模式切换功能，不同旋转分别代表保险关闭、单发、多连发及连射火力模式；扳机触发信号给出后，电子火控单元将判断火力模式开关的状态确定要输出的开火方式。
13.根据权利要求1所述的采用液体发射药实现无弹壳自动武器的方法，其特征在于利用电子开关通过电子火控单元实现发射威力可选的方法，该实现发射威力可选的方法包括：
采用旋转式波段开关或其它形式的多极开关实现武器的发射威力调节，对应的发射威力为高、中、低以及防暴非致命威力；电子火控单元通过判断开关的位置确定电磁阀开启时长，最终通过控制火药的喷射量决定发射威力。
14.根据权利要求1所述的采用液体发射药实现无弹壳自动武器的方法，其特征在于利用电子开关通过电子火控单元实现枪榴弹发射及空包弹发射的方法，该实现枪榴弹发射及空包弹发射的方法包括：
采用电子开关实现武器的榴弹/空包弹发射选择；当榴弹/空包弹模式开启，燃烧室将始终处于闭锁状态，系统不再进行弹头上膛动作直到该电子开关释放。
15.根据权利要求1所述的采用液体发射药实现无弹壳自动武器的方法，其特征在于实现自动调整内弹道主动适应环境射击诸元变化的方法，该自动调整内弹道的方法包括：
通过温度、湿度及气压传感器获取环境射击参数，电子火控单元判断查询对应的修正参数，调整电磁阀开启时长而改变火药的喷射量，通过自动调整内弹道特性而保证外弹道的一致性。

一种采用液体发射药的无弹壳自动武器实现方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及武器、火药、机电及嵌入式设备软硬件开发相关的技术，特别涉及武器自动控制、液体火药的使用及无弹壳武器的实现相关技术。\n背景技术\n[0002] 当今枪械和小口径火炮所使用的子弹都是采用弹头和弹壳一体封装的形式，其中弹壳的作用不可或缺。弹壳起着封装发射药粉末、包裹弹头、固定底火、弹膛气密以及带走部分热量起着降温的作用。但是弹壳也带来了很大的困扰，比如：铜质弹壳造成了极大的资源浪费；弹壳重量占了子弹一半多的比例，限制了士兵的弹药携带数量；抛壳以及可以左右切换的需求使得枪械结构更加复杂。\n[0003] 以北约5.56×45毫米口径弹药来说，该类子弹单颗重量约在11.8克左右，其中弹头重量约4.02克(62格令)，弹壳重量约6.16克(95.1格令)，而火药的重量大致在1.6克(24.5格令)左右。由此可见，子弹的重量有52.2％是由弹壳占据。以一个士兵战斗出勤时弹药最大负重10公斤为例，考虑到弹匣重量，一个士兵大约可以携带660发5.56毫米的子弹，这些子弹总重量大约在7.8公斤左右，而其中有4.06公斤是弹壳的重量。\n[0004] 由于弹壳的存在，相关武器都必须实现抛壳动作。对于多数枪械，大多设计时采用右侧抛壳，高温的弹壳不仅对身边战友造成干扰，还对于一些习惯使用左手的射手本人可能造成更大的困扰，这个困扰在无托枪械里则会表现的更加突出，很多枪械不得不额外设计出可以将抛壳进行左右切换的机构。除了高温铜壳带来的困扰以外，由于抛壳窗离射手距离近，火药的烟雾及残留燃气也会给射手带来一些干扰。\n[0005] 基于固体火药的枪炮发明至今已数百年，目前大规模装备的枪械还是基于机械、火药方式的。为了满足半自动或全自动射击的需要，现代枪械大都利用火药燃气的能量来实现抛壳和上膛，在设计中很难精确地利用火药燃气的能量完成下一次的循环，为了满足可靠性的要求，只能过度利用燃气能量用十分猛烈的方式完成抛壳、复进上膛动作。这样既降低了火药的利用效率，又影响了射击的精度。由于机械构造的局限性，在一把枪上很难满足即可全自动射击又可高精度狙击的需求，导致目前狙击步枪为了满足精度的要求不得不采用栓动结构或者勉强采用半自动结构。\n[0006] 如今液体火药已经被广泛应用于矿山、海洋工程的作业、军事工程爆破以及特殊工程爆破领域。液体火药具备高流动性、爆热高、体积能量好以及安全的优点。其中双元非自燃液体火药非常适合枪械的安全要求，通过压力喷射注入燃烧室混合后才能形成可燃爆的混合炸药。双元液体火药中氧化剂可以选择硝酸、四氧化二氮、过氧化氢、以及过硝酸胺等，燃料可以是十氢化萘、煤油(JP4)以及异辛烷和异丙醇(ZPA)等等。液体燃料粘性小、易雾化、雾化直径小，非常利于混合、燃烧和蒸发。此外，液体燃料体积随温度变化小，流量可以精确控制，容易满足内弹道稳定性的要求。\n[0007] 液体火药具备良好的流动性，因此液体火药可以通过压力注入到燃烧室完成火药的装填。对于装甲车辆或其它机械化载具而言，由于有充足的动力，其液体火药可以采用常压装载，再通过高压泵输送到压力调节器。由于燃料和氧化剂分离，这样也可以尽量地提高火药存储的安全性，可以极大地避免弹药殉爆发生。另外，液体本身有着较高的比热以及良好的热传导性，其对燃烧室可以起到很好的降温效果，可以有效的防止燃烧室和机匣部分过热。\n[0008] 电子火控单元的功能和汽车使用的引擎控制单元(ECU)的工作原理十分接近，且枪械对电子火控单元远不如发动机对ECU有那样高的速度要求。参考当今主流单兵枪械的性能，枪械在全自动火力模式射速达到400～900发/分钟左右可满足战场的需求；在多连发火力模式下，战斗射速到达80～120发/分钟左右即可满足需求。通过单片机、存储器、电源模块、数模转换模块可以非常容易的实现满足于武器系统需要的电子火控单元。结合开关器件、传感器、电磁阀、指示灯以及步进电机可以很好的实现基于液体火药的无弹壳武器。\n[0009] 基于当今枪炮及弹药局限性，本发明提供了一种采用液体火药的无弹壳武器思路，使得在同等负重条件下战斗人员的弹药携带量可以得到极大提高，与此同时还可以满足对武器系统精度和火力的双重要求，这类武器系统可以大大节约对铜材这类的贵重金属的消耗，使得射击成本大大降低。\n发明内容\n[0010] 有鉴于此，本发明提供了一种采用液体火药，利用电动方式进行自动循环完成弹头上膛闭锁，利用电子点火点燃火药完成发射，可以替代传统机械火药式武器的系统。\n[0011] 为了解决上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：\n[0012] 一种利用电动方式实现枪机自动往复及闭锁的方法，该方法包括：\n[0013] 以电池供给能量，通过步进电机驱动实现枪机自动往复完成弹头装载、枪机闭锁动作；\n[0014] 步进电机驱动轴和活动零件之间的正时构造、零件模块化及免工具组装。\n[0015] 一种采用燃烧室进行直线往复运动实现弹头自动装载的方法，该方法包括：\n[0016] 以燃烧室(3)作为运动部件，旋转锁(4)直接驱动燃烧室在机匣(2)内部沿着弹膛轴线做直线往复运动；\n[0017] 利用燃烧室(3)的直线往复运动实现弹头的装载；\n[0018] 确定弹匣(31)、弹头和燃烧室(3)之间的空间几何关系，确定燃烧室、弹膛结合部位的锥面形状，使得弹头在燃烧室锥头挤压下自行进入弹膛完成装载。\n[0019] 一种实现弹膛(16)和燃烧室(3)气密锁止的方法，该方法包括：\n[0020] 燃烧室(3)和弹膛(16)结合面之间采用凸凹圆锥面嵌套贴合，燃烧室向前运动到停止点时其前端和弹膛贴合形成气密条件，燃烧室前端使用弹塑性较高的材料进行制造，在高压力下发生弹性变形可以使其更好地贴合弹膛锥面，其中燃烧室前端采用凸圆锥面，弹膛采用凹圆锥面；\n[0021] 通过采用旋转锁(4)的方式锁定燃烧室(3)，在锁定后使得燃烧室(3)不再可以沿着轴向前后移动从而实现闭锁。\n[0022] 一种利用弹头锥形尾端部分伸入燃烧室(3)实现燃烧室前端(27)气密的方法，该方法包括：\n[0023] 在燃烧室锥端将弹头压入弹膛的同时，弹头尾端可以部分伸入到燃烧室的燃气出口内部封堵住燃烧室燃气出口为后续的火药喷射形成一定的气密条件，避火药喷射进入弹膛。\n[0024] 一种通过固定式柱塞(7)实现燃烧室(3)尾端气密的方法，该方法包括：\n[0025] 采用圆柱形柱塞(7)实现燃烧室后端的气密，柱塞通过螺纹固定在机匣(2)上，燃烧室(3)尾端套在柱塞外如同气缸一样可以沿着轴向滑动，彼此间采用间隙配合并维持一定的气密条件；\n[0026] 柱塞(7)需要可以承受火药爆炸后产生的压力。\n[0027] 一种通过固定式柱塞(7)完成火药喷射和点火的方法，该方法包括：\n[0028] 沿着柱塞(7)轴向有加工深孔，该类孔被用来安装点火器(38)和作为燃料喷射孔(30)。\n[0029] 一种针对液体火药流动易泄漏的特性，将喷射和点火进行联动的方法，该[0030] 方法包括：\n[0031] 通过电子火控单元实现火药喷射和点火联动，在紧随燃料和氧化剂喷射之后，点火器进行点火燃爆火药完成发射；\n[0032] 将联动耗时控制在人类反应速度以内，避免出现射击延迟。\n[0033] 一种实现单发精确射击的设计方法，该方法包括：\n[0034] 在单发模式下，每次射击后电子火控单元会缺省的进行适当延时，确保弹头已发射出，然后再控制枪机完成弹头上膛和闭锁，然后再进入到等待下一次扳机触发指令的状态。当扳机再次触发，电子火控单元将给出燃料和氧化剂喷射和点火的联动信号，该联动对射击精度的影响将小于传统击针撞击底火的影响。\n[0035] 一种实现高速射击需求的设计方法，该方法包括：\n[0036] 在多连发和连发火力模式下，枪机会连续进行往复循环完成上膛闭锁动作，期间电子火控单元根据步进电机脉冲信号进行参考同给出火药喷射和点火的指令；\n[0037] 在高速连续进行的每一次上膛、闭锁、火药喷射和点火循环过程中，确保燃烧室有一个时间片段处于静止闭锁状态，同时在该时间段内完成火药喷射和点火发射；\n[0038] 多连发和连发火力模式下，除了燃烧室会有短暂静止状态，步进电机和其它运动部件要始终保持连续的循环运转状态。\n[0039] 一种采用单片机实现火控单元的方法，该方法包括：\n[0040] 电子火控单元的系统结构；电子火控单元的主程序流程。\n[0041] 一种利用电子开关通过电子火控单元实现扳机功能的方法，该方法包括：\n[0042] 电子火控单元处理扳机信号的程序流程。\n[0043] 一种利用电子开关通过电子火控单元实现保险以及火力模式切换的方法，[0044] 该方法包括：\n[0045] 电子火控单元处理保险开启关闭、火力模式切换的程序流程。\n[0046] 一种利用电子开关通过电子火控单元实现发射威力可选的方法，该方法包括：\n[0047] 电子火控单元处理发射威力选择的程序流程。\n[0048] 一种利用电子开关通过电子火控单元实现枪榴弹发射及空包弹发射的方[0049] 法，该方法包括：\n[0050] 电子火控单元处理发射空包弹/枪榴弹的程序流程。\n[0051] 一种调整内弹道自动适应环境射击诸元变化的方法，该方法包括：\n[0052] 电子火控单元自动调整内弹道的程序流程。\n[0053] 由以上的技术方案可以看出，该武器系统不同于传统的机械火药的自动方式，而是采用了机电和自动化相结合的技术，可以使得武器结构更简单轻便，也更可靠更经济以及更加满足实际的需求。\n附图说明\n[0054] 图1主要的机械零部件示意图；\n[0055] 图2主要运动部件示意图；\n[0056] 图3弹头上膛过程示意组图；\n[0057] 图4弹膛、弹头上膛和燃烧室(3)关系示意图；\n[0058] 图5旋转锁(4)和机匣(2)关系意图；\n[0059] 图6柱形凸轮(11)轮廓线示意图；\n[0060] 图7凸轮(11)及凸轮轴(12)正时方案示意图；\n[0061] 图8柱塞(7)构造示意图；\n[0062] 图9电磁阀门座(8)示意图；\n[0063] 图10弹匣(31)及抱弹口(18)示意图；\n[0064] 图11弹匣(31)布局及装载示意图；\n[0065] 图12电子火控单元模块示意图；\n[0066] 图13电子火控单元软件开机流程示意图；\n[0067] 图14电子火控单元运行流程示意图；\n[0068] 图15电子火控单元关机流程示意图；\n[0069] 图16枪支整体布局示意图；\n[0070] 图17武器系统示意图。\n具体实施方式\n[0071] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施案例对本发明进行详细描述。\n[0072] 本发明所提供方法的主要实施过程包括：\n[0073] 以北约5.56毫米口径弹药的相关参数为参考，本实施过程给出了采用长度508毫米(20英寸)重枪管、口径5.56毫米无托突击步枪的设计特例，该突击步枪可以进行精准狙击和全自动射击，满足大部分野战和巷战的需求，采用无托结构也将适合机械化步兵在狭窄车辆中使用。\n[0074] 整枪的主要机械零部件如图1所示，主要包含如下零部件：⑴枪管、⑵机匣套管、⑶燃烧室、⑷旋转锁、⑸导向销、⑹挡圈、⑺柱塞、⑻阀门座、⑼滑块、⑽导轨支架、⑾柱形凸轮、⑿凸轮轴、⒀定位销。这里还有电子火控单元、步进电机、电磁阀、压力调节器、各类开关、传感器、指示灯和电池没有一并给出图示。\n[0075] 在前面给出的主要机械零部件中，枪管(1)、燃烧室(3)、旋转锁(4)、导向销(5)、挡圈(6)、柱塞(7)以及定位销(13)采用钢质材料，其它的部件可以全部采用6061-T6铝合金材料进行加工制造，图1所示全部零件总重量在2.66千克。\n[0076] 本实施案例采用电池供能，使用步进电机驱动柱形凸轮(11)旋转，柱形凸轮(11)带动滑块凸轮杆(24)使滑块(9)沿着导轨支架(10)做直线往复运动，滑块(9)再作用于导向销(5)带动旋转锁(4)沿着机匣套管L形导向槽(25)进行直线及旋转运动，最终实现弹头上膛、闭锁的循环过程。本案例中机匣套管(2)和导轨支架(10)分别独立加工成型，机匣套管(2)留有针对导轨支架装配的定位槽(26)，导轨支架(10)可以通过焊接或铆接的方式和机匣套管(2)装配在一起构成机匣。运动部件相关关系见图2组图所示。\n[0077] 枪管(1)和机匣套管(2)之间可以采用螺纹连接，也可以采用其它快速插接的方式，并通过定位销(13)确保安装到位。枪管根部兼弹膛功能，其圆锥底半径需要略微超过出弹口弹头的中轴线延长线，保障弹头尖端在燃烧室(3)推动下进入弹膛凹锥面(20)的引导范围，弹头上膛过程如图3组图所示。\n[0078] 燃烧室(3)在确保强度的情况下需要尽可能轻量化以减少惯性，将有利于提高射武器的射速。燃烧室(3)工作容积由弹头和柱塞(7)位置决定，其容积大小需要综合考虑多方面的因素，最终还是需要通过实验来确定。高强度的燃烧室(3)使得武器可以使用烈度更高、燃烧更加迅速的火药。燃烧室燃气出口(27)半径需要略微大于弹头尾部半径，但是必须小于弹头最大半径。弹膛、燃烧室和弹头关系如图4所示。\n[0079] 本实施案例中，燃烧室(3)采用钢铜复合制造，其中燃烧室主体(21)采用钢材，燃烧室前锥端(14)采用铜材。在强烈的爆炸压力下，铜材会表现出良好的延展性和弹塑性，燃烧室前锥端(14)会出现轻微变形而更好的贴合弹膛锥面，从而实现良好的气密性，也可以避免前锥端在火药燃爆压力下开裂。\n[0080] 本实施案例中，旋转锁(4)和机匣套管(2)各自具备6个按圆周均匀分布的齿突(22)，闭锁角为30度，当旋转锁(4)沿着机匣套管L形导向槽(25)旋转30度后，其齿突(22)将和机匣套管上的齿突(22)发生重叠从而完成燃烧室(3)闭锁。齿突结合面之间采用楔形，随着旋转锁(4)的旋转，楔形面之间的相互作用可以推动燃烧室尽可能地向前抵近弹膛，从而保证气密性，也防止燃烧室薄弱的前端因缺乏弹膛支撑而炸裂，与此同时可以降低了对机械加工和装配精度的要求。旋转锁(4)和机匣套管(2)关系如图5所示。\n[0081] 本案例中滑块(9)和柱形凸轮(11)上的螺旋开槽(28)都采用45度螺旋角，导向销(5)和滑块凸轮杆(24)分别在这两组开槽(28)中进行相对运动。以滑块(9)为例，45度的螺旋角可以保证滑块(9)移动的距离等于导向销(5)绕机匣套管L形导向槽(25)转动的弧长。\n柱形凸轮(11)直接由步进电机驱动，柱形凸轮(11)在旋转时会和滑块凸轮杆(24)相互作用而使滑块(9)沿着导轨(43)做直线往复运动。这里凸轮轮廓线如图5所示。\n[0082] 由图6可以看出轮廓线环绕凸轮(11)一周，凸轮轮廓线从A—B段是一段垂直于凸轮轴的垂直弧线槽(23)，滑块凸轮杆(24)从A点到B点，凸轮(11)旋转的角度约90度，其间滑块凸轮杆(24)将处于相对静止状态，同时燃烧室(3)也处于闭锁状态。在高速连射火力模式下，凸轮(11)将不间断的连续旋转，每当滑块凸轮杆(24)经历从A点再到B点的时间段里，电子火控单元通过步进电机角位移量判断凸轮(11)位置，并在该段时间内完成火药喷射和点火发射。\n[0083] 凸轮轮廓曲线的高度Hc由燃烧室锥端(14)伸入弹膛凹锥面(20)的距离Lo、弹匣抱弹口(18)的直径Dm(或宽度)以及燃烧室(3)闭锁时导向销(5)沿着机匣套管(2)转过的30度的弧长La决定，即Hc＝Lo+Dm+La，(注，这里限定滑块螺旋开槽的螺旋角是45度)。\n[0084] 鉴于凸轮(11)轮廓线A—B占据了1/4的凸轮外径圆周，螺旋开槽的螺旋角为45度，则柱形凸轮(11)的直径Dc需要满足：Dc＝8Hc/3π\n[0085] 燃烧室(3)的行程Lc的关系为：Lc＝Lo+Dm\n[0086] 电子火控单元需要通过步进电机的位移角判定火药喷射和点火的时机，柱形凸轮(11)旋转的角度及方向可以唯一决定滑块(9)的位置和运动方向，而滑块(9)的位置和方向又可以唯一决定旋转锁(4)和燃烧室(3)的位置以及运动方向。因此只要确定好步进电机和柱形凸轮(11)之间的正时装配，就可以解决整个系统的正时要求。由图7所示，本设计案例采用半圆截面的凸轮轴(12)分别连接步进电机和柱形凸轮(11)，这样可以完全杜绝因装配带来的正时问题。\n[0087] 柱塞(7)在本系统中是一个比较核心的部件，除了承受爆炸产生的高温高压起着气密的作用以外，其本身还需要容纳点火装置和作为燃料的喷孔。其示意图参见图8，柱塞点火装置部分(38)的构造参考汽车火花塞的构造和工艺，考虑到小口径弹药产生的最大膛压可达到430MPa，柱塞需要采用高强钢和高强度绝缘陶瓷进行制造。\n[0088] 阀门座(8)采用6061-T6硬质铝合金制造，阀门座(8)除了承受柱塞(7)传递过来的压力，还起着连接电磁阀和柱塞(7)的作用，如图9所示阀门座(8)尾端提供2个圆柱形电磁阀插口(29)，便于电磁阀的插接。\n[0089] 液体火药的燃烧剂和氧化剂可以采用压力容器进行加压隔离封装，然后通过快速插接接头和枪械进行连接，液体发射药和液体氧化剂将各自通过独立的管道进入到各自对应的压力调节器中，最后通过压力调节器形成恒压再进入到2个电磁阀中。\n[0090] 在本实施方案中，液体发射药直到进入燃烧室(3)才进行混合，从而确保了该类武器的安全性。\n[0091] 考虑现有的技术条件，对于单兵武器采用压力容器进行液体发射药的供给比较现实。以5.56毫米弹药为例，其弹壳装药量约为1.5克，体积约1.85毫升，考虑到液体火药体积能量高于固体发射药，而且本武器系统有着更高的火药利用效率，所以采用450毫升的压力瓶装液体火药至少可以满足300次以上的连续发射要求。\n[0092] 对于瓶内需要维持的压强大小可以做个简单的估算：\n[0093] 假定该枪械设计射速为600发/分钟(即柱形凸轮(11)的旋转速度为600转/分钟)，则每发子弹平均耗时为100毫秒。由前面图6所示，在连射模式下滑块凸轮杆(24)从A点到B点，凸轮(11)旋转的角度约90度，其间电子火控单元将完成火药喷射和点火的过程，点火时间可以忽略不计，则从A到B点的时间约为Ti＝100×90/360＝25毫秒。每次喷射液体火药的量为Ci＝1.5毫升，则其流量Qi＝1.5/0.025＝60毫升/秒，由燃料喷孔直径Di＝2毫米，可以\n2\n得到需要的燃料喷射速度为Vi＝4Ci/πTiDi，可以得到Vi＝19.1米/秒。\n[0094] 当电磁阀开启时，火药会从压力调节器经阀门开孔流入柱塞的喷孔(30)中，并由喷孔(30)喷射进入到燃烧室内，假定压力调节器需要维持的恒定压强为Pr，，液体在压力调节器中的流速可认为近似于0，柱塞喷孔出口的压强Pi近似于一个大气压，忽略液面高差的\n2\n影响。根据伯努力方程，则有：Pr＝Pi+ρVi /2，其中ρ为液体火药的密度，这里近似的取ρ＝\n1000kg/m3，由前面的计算值代入可以得到Pr＝Pi+0.183MPa＝0.284MPa，由此可见理想状态下Pr不到三个大气压，即便考虑到液体的粘滞性及小孔的摩阻力，Pr应该还会是一个在实际生产上可实施的范围。\n[0095] 由于弹头体积远小于完整的有壳子弹，因此本发明类武器的弹匣具备更大的容量潜力，适合采用鼓式弹匣、圆筒式弹匣。这里本实施方案采用了顶装纵向弹匣(Top mounted longitudinal magazine)为特例进行参考，该弹匣专利(专利编号US4905394A)于1990年在美国发布，目前已经超过20年时效，可以免费使用。该弹匣具备简单、轻巧和大容量的特点，特别适合本实施方案。目前利用这一专利弹匣的武器有比利时Fabrique Nationale公司生产的P90，其使用的弹匣长度约28厘米，容量50发。在本方案中采用长度约22厘米的弹匣，其容量可以达到60发。如图10所示，本方案中该弹匣在机匣上方进行装载，其抱弹口(18)需要有一个略微向前倾斜向下的角度(41)，便于弹头在推入弹膛的过程中更可靠的进入到弹膛锥面内部。另外，本实施案例中弹匣装载不同于FN的P90，这里将弹匣布置在枪身后部，这样将不会影响护手和导轨的布局，如图11所示。\n[0096] 电子火控单元是整个系统的大脑，是本系统最为核心的部件之一，由硬件和相关的软件构成，其硬件模块框图如12图所示，其软件开机流程图如图13所示，运行流程图如图\n14所示，图15所示为电子火控单元关机流程图。在选装有环境传感器的情况下，每次扳机触发时，电子火控单元都将检测射击诸元参数，电子火控单元将从各个环境传感器中获取实际参数，并通过插值算法确定阀门开启定时器的修正值。\n[0097] 作为武器使用的电子部件，在整个实施方案中所有电子部件及电路都需要满足防水、抗冲击以及防电磁干扰的需求。\n[0098] 枪支整体的布局可以参考图16所示，采用20英寸重管，铝合金材质护手和导轨，工程塑料枪托及握柄，枪支的整体长度不超过790毫米，高度不超过220毫米，枪支重量可以控制在3.5公斤以内(含电池，但不含弹匣及燃料罐)。其中燃烧剂和氧化剂罐可以采用铝罐或其它耐压抗腐蚀材料制成，其内部由燃烧剂和氧化剂隔离装填并各自施加压力。罐体本身可以借助护手下部的导轨实现挂载和固定，燃烧剂及氧化剂的出口和枪械上的快速插接阀门相连接。\n[0099] 以上所述仅为本发明的较佳实施特例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。