Hiperdźwiękowe układy miotające - przegląd rozwiązań konstrukcyjnych

• Autorzy: Janiszewski Jacek , Woźniak Ryszard

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0016.1105

Warianty tytułu

EN

Hypersonic propulsion systems - a review of design solutions

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Rozwój kosmicznej techniki rakietowej w połowie XX wieku zintensyfikował badania w dziedzinie materiałów konstrukcyjnych stosowanych zarówno na rakiety, jak i zabezpieczenia pojazdów kosmicznych przed uszkodzeniami m.in. przez meteoryty. To z kolei wymusiło opracowanie laboratoryjnych układów miotających pociski z prędkościami hiperdźwiękowymi, umożliwiających badanie i modelowanie zjawisk zachodzących przy dużych prędkościach zderzenia. Obecnie do przyspieszania pocisków do prędkości hiperdźwiękowych stosuje się układy wykorzystujące energię wybuchu materiałów wybuchowych lub spalania paliw ciekłych, plazmy, energię pola elekromagnetycznego czy rozprężających się gazów lekkich. W niniejszej pracy dokonano przeglądu rozwiązań konstrukcyjnych różnych układów miotających umożliwiających osiąganie prędkości wylotowych pocisku powyższej 3000 m/s. Szczególną uwagę zwrócono na dwustopniowe układy miotające wykorzystujące gazy lekkie takie, jak wodór lub hel. W artykule przedstawiono również historię i rozwiązanie konstrukcyjne pierwszego, i jak dotąd jedynego, polskiego dwustopniowego układu miotającego opracowanego w Wojskowej Akademii Technicznej, za pomocą którego w roku 1973 wystrzelono pocisk o masie 0,5 g z prędkością 4500 m/s. Artykuł kończy opis dwustopniowego układu miotającego, obecnie budowanego w Instytucie Techniki Uzbrojenia Wydziału Mechatroniki, Uzbrojenia i Lotnictwa, Wojskowej Akademii Technicznej – przy wydatnej pomocy HSW S.A. ze Stalowej Woli.

EN

The development of space rocket technology in the mid-twentieth century intensified research in the field of engineering materials used both for rockets and protection of space vehicles against damage, e.g., by meteorites. This development, in turn, forced the development of laboratory propulsion systems with hypersonic velocities, enabling the study and modelling of phenomena occurring at high impact velocities. Currently, to accelerate projectiles to hypersonic velocities, launching systems are applied that use the Energy of the explosion of explosives or the combustion of liquid fuels, plasma, the energy of the electromagnetic field or light gases expanding. The work presents a review of the design solutions of various accelerators that enable the projectile to reach muzzle velocities above 3000 m/s. Particular attention has been paid to two-stage gas system, which uses light gases such as hydrogen and helium. The paper also presents the history and design of the first, and so far the only, Polish two-stage light gas gun developed at the Military University of Technology, with the help of which in 1973 a projectile weighing 0.5 g was fired at a speed of 4500 m/s. The paper ends with a description of the two-stage propellant system currently under construction at the Institute of Armament Technology, Faculty of Mechatronics, Armaments and Aviation, the Military University of Technology - with the consider-able help of the HSW S.A. company from Stalowa Wola.

Słowa kluczowe

PL

układy miotające; prędkości hiperdźwiękowe; balistyka

EN

propulsion systems; hypersonic velocities; ballistics

• Wydawca: Wojskowy Instytut Techniczny Uzbrojenia
• Czasopismo: Problemy Techniki Uzbrojenia
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 51, z. 161
• Strony: 7--35
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., fot., rys.

Twórcy

autor

Janiszewski Jacek

• Wojskowa Akademia Techniczna, ul. Gen. Sylwestra Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa 46

• https://orcid.org/0000-0003-3783-8774

autor

Woźniak Ryszard

• Wojskowa Akademia Techniczna, ul. Gen. Sylwestra Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa 46

• https://orcid.org/0000-0002-5555-3126

Bibliografia

• 1. Adams, M., Barth, E.J. (2008). Dynamic Modelling and Design of a Bulk-Loaded Liquid Monopropellant Powered Rifle, Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, vol. 130.
• 2. Badgujar, D.M., Talawar, M.B., Asthana, S.N., Mahulikar P.P. (2008). Advances in sicence and technolgy of modern energetic materials: An overview. Journal of Hazardous Materials, 151, s. 289-305.
• 3. Ciepliński, A., Torecki, S., Woźniak, R. (1993). Przyszłość broni miotającej, Przegląd Techniczny, nr 32-33.
• 4. Ciepliński, A., Woźniak. R. (1995), Encyklopedia współczesnej broni palnej, Wydawnictwo WiS, Warszawa.
• 5. Czeladzki, M.J. (1973). Wstępne wyniki badań dwustopniowej armatki hiperdźwiękowej, Materiały III Konferencji Instytutów Wydziału Elektromechanicznego Uzbrojenia, Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa.
• 6. Czeladzki, M.J. (1974). Modelowe badania balistyczne hiperdźwiękowych układów miotających, rozprawa doktorska, Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa.
• 7. Darling, D. SHARP (Super High Altitude Research Project), Pobranie 27.09.2022, http://www.daviddarling.info/encyclopedia/S/SHARP.html
• 8. Fedyna, K., R. Woźniak, R. (1995). Badania balistyczne układu miotającego na paliwo ciekłe (rozprawa doktorska), Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa.
• 9. French-German Research Institute of Saint-Louis (ISL), Pobranie 27.09.2022, https://www.isl.eu/en/test-facilities/ballistics.
• 10. Janiszewski, J., Woźniak, R. (2015). Analiza stanu techniki w dziedzinie elektromagnetycznego miotania pocisków. Problemy Techniki Uzbrojenia, 44(135), s. 7-31.
• 11. Janzon, B., Backofen Jr., J., Brown, R.E., Cayzac, R., Diederen, A., Giraud, M., Held, M., Horst, A.W., Thoma K., (2007). The Future of Warheads, Armour and Ballistics, 23rd International Symposium on Ballistics, Tarragona, Spain s. 16-20.
• 12. Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), Pobranie 27.09.2022, www.llnl.gov/news/100th-shot-llnls-gun-desert.
• 13. Leciejewski, Z.K., Cudziło S. (2011). Kierunki rozwojowe miotających materiałów wybuchowych w aspekcie wymagań przyszłościowej broni palnej, Materiały Wysokoenergetyczne, T. 3, s. 64-71.
• 14. Lexow, B., Wickert, M., Thoma, K., Schäfer, F., Poelchau, M.H. and Kenkmann, T. (2013), The extra-large light-gas gun of the Fraunhofer EMI: Applications for impact cratering research. Meteoritics & Planetary Science, 48: s. 3-7.
• 15. National Aeronautics and Space Administration (NASA), Pobranie 27.09.2022, http://www.nasa.gov/topics/technology/features/horizontallaunch.html,
• 16. Rosenberg, Z., Dekel, E. (2016). Terminal Ballistics, Springer Science+Business Media Singapore.
• 17. Sharoni, H.A., Bacon, L.D. (1997). The Future Combat System (FCS): Technology Evolution and Feasibility Assessment, Armor, str. 29-34.
• 18. Su-Jeong Lee, Ji-Hun Kim, Bong Sob Song, and Jin Ho Kim, (2013). Coil Gun Electromagnetic Launcher (EML) System with Multi-stage Electromagnetic Coils, Journal of Magnetics 18(4), s. 481-486.
• 19. Walters, W.P., Zukas, J.A. (1989). Fundamentals of shaped charges, John Wiley and Sons, New York-Chichester-Brisbane-Toronto-Singapore.
• 20. Witkowski, I. (1999). Supertajne projekty Hitlera cz.1, Wis-2 IGOR Witkowski.
• 21. Woźniak, R., Fedyna, K., (1995). Badania balistyczne układu miotającego na paliwo ciekłe, Rozprawa doktorska, WAT, Warszawa.
• 22. Zahn, B.R. (2015). The Future Combat System: Minimizing Risk While Maximizing Capability, 2000 http://web.mit.edu/ssp/publications/working_papers/wp-00-2.pdf.
• 23. Zukas, J.A. (1990). High velocity impact dynamics, Wiley-Interscience, New York.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).