背景技術：

高壓氣體炮是高壓實驗中最為常見的加載手段，其中，二級輕氣炮因為能發射各種形狀的彈丸，其質量、尺寸和材料有較寬的適應范圍，是超高速彈丸驅動中應用最廣泛的技術之一。二級輕氣炮可以實現速度范圍為2km/s～6km/s的碰撞加載，通常能產生110GPa的沖擊波壓力。常見的二級輕氣炮的工作原理是首先由火藥燃燒后的高壓氣體加速一個活塞，活塞高速運動壓縮泵管中的氫氣或氦氣，然后靠高壓氫氣或氦氣驅動彈丸，實現與靶樣品的高速碰撞。近些年來，國內又陸續發展了以氫氧燃燒作為首級驅動的二級輕氣炮，以及以高壓氣體作為首級驅動的二級炮。

技術實現要素：

本實用新型目的是為了提供一種較好的二級輕氣炮。

本實用新型提供了一種二級輕氣炮，沿發射方向，依次包括：

首級驅動，用于增壓產生高溫高壓的輕質氣體，該首級驅動包括用于容納待壓縮氣體的泵管；

二級驅動，用于通過高溫高壓的輕質氣體發射氣炮彈丸；

上述首級驅動為用于通過發射的活塞壓縮泵管內氣體的電磁炮，泵管內氣體被壓縮形成上述高溫高壓的輕質氣體。

現在保有量最大的傳統的二級輕氣炮大多是以火藥爆燃來驅動活塞(首級驅動)的，國外也多采用該驅動方式，但火藥的使用使實驗室附屬設備變得復雜，并且帶來安全、污染、炮的清潔等許多麻煩，這樣造成傳統的二級輕氣炮運行效率低、實驗成本高等缺點。

在國內，火藥是嚴格管制的材料，在很多實驗場地難以使用，因此，國內陸續發展了以氫氧爆轟和高壓氣體作為首級驅動的二級炮系統。但是這兩種方案由于自身的缺陷，目前也沒有得到廣泛的運用。

其中，氣體驅動的二級炮，首級驅動系統需要使用大量的高壓氮氣，需要建設專用的高壓氣站，帶了占地、噪音和安全監管的問題，并且高壓氮氣驅動能力有限，難以企及火藥炮的效率和高速，目前還是不能替代火藥驅動的二級炮。氫氧混合氣體爆轟作為首級驅動源帶了的問題在于需要復雜的配氣系統、氫氣作為燃料極度易爆，對于氣炮使用需要嚴格的培訓與監管，難以得到普遍的應用。

申請人實用新型創造出了本二級輕氣炮，以電磁炮作為首級驅動，相比于采用火藥驅動、混合氣體爆轟等方式不僅安全性大大提高，還相比于采用高壓氮氣占地空間小，可以很好解決目前火藥驅動嚴格限制、采用高壓氣體投入運行成本高昂、采用氫氧混合氣體爆轟復雜危險等問題。

進一步地是，上述泵管內置有變形活塞，上述變形活塞后方設置有作為電磁炮彈丸的推進件，上述首級驅動為驅動推進件推進變形活塞的電磁炮。

進一步地是，上述推進件與變形活塞粘接；或者，上述推進件與變形活塞之間通過螺栓連接。

進一步地是，上述推進件后端開有螺紋孔。

進一步地是，上述首級驅動為將推進件加速到0.2～1km/s的電磁炮。

進一步地是，上述首級驅動為線圈炮，上述首級驅動還包括套裝在泵管外的驅動線圈。

電磁炮有非常多的類型，其中磁阻式電磁炮或感應線圈炮是結構最為簡單，對彈丸部分無需專門供電與冷卻，并且在發射過程中，發射質量大，沒有電火花產生，轉換效率高，驅動電流小。

雖然申請人發現上述電磁炮缺點在于由于需要驅動線圈的開關或換向的控制，難以達到非常高的發射速度，典型的速度只有數百米。然而，作為二級輕氣炮的驅動源而言，需要的是大質量，低速度(低于1000m/s，通常200-1000m/s)，這樣線圈炮雖然難以達到非常高的發射速度，但是對于二級輕氣炮而言，首級驅動采用上述電磁炮經過實踐正好適用，這樣在低成本投入的情況下就能很好達到兼顧安全性，同時做到與采用火藥作為首級驅動的效果，讓本二級輕氣炮可以得到很好的推廣。

進一步地是，上述首級驅動為多級線圈炮。

進一步地是，上述二級驅動包括高壓變徑段，上述高壓變徑段的后端連接泵管的前端，該高壓變徑段的前端連接二級驅動的發射管。

進一步地是，上述高壓變徑段的通道小徑端設置有膜片。

進一步地是，上述二級驅動的發射端設置有真空靶室。

進一步地是，上述首級驅動采用電容供電。

進一步地是，上述二級驅動為使氣炮彈丸達到2～8km/s的發射器。

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型做進一步的說明。本實用新型附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。

附圖說明

構成本實用新型的一部分的附圖用來輔助對本實用新型的理解，附圖中所提供的內容及其在本實用新型中有關的說明可用于解釋本實用新型，但不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中：

圖1為本實用新型的一種二級輕氣炮體系架構示意圖；

圖2為圖1中A處的局部放大示意圖；

上述附圖中的有關標記為：1-泵管，2-變形活塞，3-高壓變徑段、4-二級驅動的發射管、5-膜片、6-真空靶室、7-驅動線圈、8-推進件、9-氣炮彈丸。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型進行清楚、完整的說明。本領域普通技術人員在基于這些說明的情況下將能夠實現本實用新型。在結合附圖對本實用新型進行說明前，需要特別指出的是：

本實用新型中在包括下述說明在內的各部分中所提供的技術方案和技術特征，在不沖突的情況下，這些技術方案和技術特征可以相互組合。

此外，下述說明中涉及到的本實用新型的實施例通常僅是本實用新型一分部的實施例，而不是全部的實施例。因此，基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本實用新型保護的范圍。

關于本實用新型中術語和單位。本實用新型的說明書和權利要求書及有關的部分中的術語“包括”、“具有”以及它們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含。

如圖1和2，二級輕氣炮，沿發射方向，依次包括：

首級驅動，用于增壓產生高溫高壓的輕質氣體，該首級驅動包括用于容納待壓縮氣體的泵管1；

二級驅動，用于通過高溫高壓的輕質氣體發射氣炮彈丸9；

上述首級驅動為用于通過發射的活塞壓縮泵管1內氣體的電磁炮，泵管1內氣體被壓縮形成上述高溫高壓的輕質氣體。

上述泵管1內置有變形活塞2，上述變形活塞2后方設置有作為電磁炮彈丸的推進件8，上述首級驅動為驅動推進件8推進變形活塞2的電磁炮。

上述首級驅動為線圈炮，上述首級驅動還包括套裝在泵管1外的驅動線圈7。這里的線圈炮可以是磁阻式線圈炮或是感應線圈炮。

上述首級驅動采用電容供電。

上述首級驅動為多級線圈炮，即驅動線圈7沿沿泵管1排列。

上述二級驅動包括高壓變徑段3，上述高壓變徑段3的后端連接泵管1的前端，該高壓變徑段3的前端連接二級驅動的發射管4。

上述高壓變徑段3的小徑端設置有膜片5。

上述二級驅動的發射端設置有真空靶室6。

這里的真空靶室6中有測速系統、用于閃光X光照相和高速攝影的光學觀察窗口、靶架等。

使用時，泵管1作為一級炮發射管抽真空后注入一定氣壓的輕質氣體(這里的抽真空可以只限于抽掉變形活塞2與膜片5之間的原氣體即可)，線圈炮發射作為電磁炮彈丸的推進件8，推進件8被沿泵管1排列的多個電磁線圈依次加速，推進件8帶著變形活塞2向前移動，最終被加速到200-1000m/s，高速運動的變形活塞2與膜片5絕熱壓縮上述注入的輕質氣體，變形活塞2擠入高壓變徑段3，使其在泵管1末端形成一個新的高壓氣室，當該氣室的氣壓超過膜片5的承受能力后則破膜發射氣炮彈丸9。高壓氣室的氣壓可高達1000MPa，氣溫可達2000～4000℃，高壓氣體發射的氣炮彈丸9，彈速能到達2～8km/s。

申請人實用新型創造出了本二級輕氣炮，以電磁炮作為首級驅動，相比于采用火藥驅動、混合氣體爆轟等方式不僅安全性大大提高，還相比于采用高壓氮氣占地空間小，可以很好解決目前火藥驅動嚴格限制、采用高壓氣體投入成本高昂、采用氫氧混合氣體爆轟復雜危險等問題。

在本實施方式的基礎上，可以進一步優化，上述推進件與變形活塞粘接；或者，上述推進件與變形活塞之間通過螺栓連接，這樣將推進件與變形活塞連為一體，方便對變形活塞的驅動、控制，上述推進件后端開有螺紋孔，方便后續將推進件和變形活塞拉出，即通過帶有與螺紋孔適配的螺紋桿與推進件配合，再將推進件和變形活塞拉出。

實施舉例：

一、首級驅動采用25級線圈炮(單級儲能50kj)；推進件與變形活塞之間通過螺栓緊固連接為一體；

從上可知，本二級輕氣炮，采用線圈炮作為首級驅動，使氣炮彈丸完全能達到很好的速度效果，滿足實驗需要。

二、首級采用高壓氮氣驅動設備；

綜上可得，采用本實用新型的二級輕氣炮相比于采用高壓氮氣設備驅動活塞，不僅價格更加低廉、占地空間也更小，在氣炮彈丸的發射速度上，本實用新型的二級輕氣炮也更優。

以上對本實用新型的有關內容進行了說明。本領域普通技術人員在基于這些說明的情況下將能夠實現本實用新型?；诒緦嵱眯滦偷纳鲜鰞热?，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本實用新型保護的范圍。