空气炮是一种通用的高过载模拟试验设备。它使用压缩空气代替火药燃烧产生的高压气体来完成弹丸的发射。空气炮较传统火炮具有安全可靠性好、发射稳定性高等特点。由于发射气体主要为空气，因此发射时污染小，使用寿命长，能够满足大部分高过载模拟试验的要求，现已成为非常有用和实用的各种高过载试验设备[1-3]。王金贵对空气炮的设计、外部试验环境、调试与保养以及相关试验技术做出了较为详尽的研究与论述[4]。

空气炮的设计是一个较为复杂的过程。设计工作最先是从内弹道计算开始。赵俊利等人提出了空气炮的内弹道方程及其应用[5-6]。李锋等人对空气炮内弹道方程进行了修正及验证[7]。给定弹丸初速后，根据空气炮的口径和通常使用的弹丸质量，利用内弹道计算程序可以计算得到所需要的气室容积、气室初始压力和炮管长度。改变这3个参数中的一个参数，对应地就能计算出其他各个参数。从而产生一系列不同的设计方案。不同的设计方案对应着不同的成本和使用性能。夏正友等人研究了空气炮内弹道模型及发射诸元的协调[8]。赵希欣等人研究了不同气室容积压强等对弹丸速度、位移的影响[9]。

笔者研究分析了某空气炮的原始方案，建立了当弹丸初速一定时，气室容积、气室初始压力以及炮管长度的优化模型，经过优化后得到了优化方案。研究结果能够为空气炮的改进和优化提供一定的理论依据。

如图1所示，首先对图像进行预处理。本文采用K Zhang[14]等人提出的神经网络检测输入人脸图像的五个关键点，包括左眼、右眼、鼻子、左嘴角和右嘴角，然后根据上述关键点位置对图像进行对齐，使每一张图像双眼距离相等且处于同一水平线上，最后剪切对齐后的图像，除去不必要的背景、头发等部分，使得用于训练的图像只有人脸部分。

乳酸菌总数C为嗜热链球菌计数A和双歧杆菌和乳杆菌计数B二者结果之和，即C=A+B。嗜热链球菌计数A和双歧杆菌和乳杆菌计数B的计数范围均为30 CFU～300 CFU之间。每个稀释度的菌落数为两个平行的平均值。

1　空气炮结构及发射原理

空气炮结构简图如图1所示。

 

炮的主体部分由发射管、高压气室和控制机构组成，发射管的出口穿进靶室内部。靶室是一个供碰撞试验用的大容器，试验信息可以通过靶室上若干窗口，用光学或电子学等方法采集。炮主体的高压气室内装有气体释放机构，弹丸装在气室与发射管之间。试验准备工作完成后，关闭控制阀，接通高压气源向高压气室内部注气到指定压力。发射时，启动控制机构，释放气室内的高压气体进入炮管，推动弹丸沿炮管向前运动，直至飞出炮口，完成空气炮发射过程。

2　原始设计方案计算

空气炮的工作气体主要为空气。由于空气复杂的流体特性以及空气炮发射时间的瞬态性，使建立准确的空气炮理论计算模型比较困难。因此在实际工程计算中，提出了简化的计算模型。

12月5日4版左侧照片说明“鞋底模具每使用一段时间就要重新进行打磨”，用“……要重新打磨”为宜。进行打磨，啰嗦；书面语，简约为要。顺便一说，现在，新老传媒上一些与进行搭配的词组，不妥当，如，进行访问、进行讨论、进行晚餐、进行表扬、进行晾晒、进行实验、进行纵火、进行记录、进行医治、进行磋商、进行运动等。

2.1　基本假设

空气炮的计算模型的建立基于以下基本假设：

[2] 李艳. 高冲击测试试验技术研究[D]. 太原：中北大学，2008.

参考文献(References)

3)由于发射过程时间很短，气体膨胀认为是绝热过程。

4)引入次要功系数来考虑弹丸在运动过程中摩擦力做功以及其他能量损失。

5)不计气体压力在发射过程中的损失。

2.2　空气炮内弹道方程

空气炮内弹道在空气炮的设计过程中非常重要，是空气炮设计的基础。因此需要建立较为准确的空气炮内弹道模型以满足实际设计计算需求。

根据基本假设，建立空气炮内弹道方程组：

 

(1)

式中：l为弹丸行程；v为弹丸速度；P为膛压；P0为气室初始压力；V为气室容积；t为发射时间；S为炮膛横截面积；m为弹丸质量；φ为次要功系数；γ为气体多方指数。

2.3　计算结果

气室容积的值取50 L，弹丸质量取5 kg，空气炮口径取100 mm，炮管长度取值5 m。由于发射气体为空气，故多方指数取1.2，次要功系数取1.05。利用MATLAB软件，采用经典R-K法编写计算内弹道方程的程序并计算空气炮内弹道方程。求出弹丸达到最大速度400 m/s时所需要的气室初始压力值为15.4 MPa，弹丸出炮口时炮口压力值为7.68 MPa。

3　优化分析

3.1　计算模型

为了研究弹丸初速一定时炮管长度、气室容积、气室初始压力三者之间的关系。从能量角度出发，分析了空气炮发射时气体压力对弹丸做功的过程，建立了空气炮气室容积、气室初始压力、炮管长度以及弹丸初速的关系。

由空气炮内弹道中的气体状态方程，推导得出压力P与弹丸行程l的函数关系式为

 

(2)

DENG Tao. Research on the technology of acceleration overload tests by use of gas gun[D]. Nanjing：Nanjing University of Science & Technology，2001. (in Chinese)

W=PSdl

(3)

式中：L0为炮管长度。

由于过程中能量有所损耗，因此取次要功系数为φ，得到达到指定弹丸初速所需要的总能量为

Eq=φE

(4)

式中，E为弹丸炮口初速为v时所具有的动能，

 

(5)

根据发射过程中气体对弹丸所做功等于弹丸达到指定初速所需要的总动能可以得到炮管长度、气室容积、气室初始压力与弹丸初速的关系式。

 

(6)

采集数据的准确和清晰是探测效果良好的关键，其中采集参数的设置尤其重要，主要有时窗设置、采样频率选择、叠加次数确定、道间距确定、采样点设置以及零点搜索等[10]，时窗要按照计算测深大于推测深度的原则进行设置，防止遗漏深部反射信号。本次探测具体采集参数设置如表1所示。

3.2　计算结果

对空气炮的弹丸初速指标取为400 m/s，弹丸质量5 kg，口径为100 mm，发射气体为空气，多方指数取1.2，次要功系数取1.05。计算得到气室容积，炮管长度及初始压力的关系如图2所示。

 

由图2可以看出，三项参数中其中一项值的增大，剩余两项参数的值开始降低。当空气炮弹丸初速一定时，增大气室容积和炮管长度时均能降低气室初始压力。增大气室容积，气室初始压力下降的较为缓慢。增加炮管长度，气室初始压力和气室容积均能够显著的降低。因此，可以得到增加炮管长度是一种比较合理可行的优化方法。

4　优化方案计算

经过计算分析得到，当弹丸初速一定时，在条件允许的范围内，应尽可能地加长炮管长度，以减小气室初始压力以及气室容积，从而减小单次发射所需气体质量及发射时气流对炮口装置的冲击。考虑空气炮试验设备的安装场地需求后，确立了优化方案。优化方案的炮管长度取值为15 m，气室容积值为50 L。计算后得到气室初始压力为7.82 MPa。

4.1　单次发射所需气体质量计算

根据理想气体状态方程可以计算得到发射一次所需的气体质量。

P0V0=P1V1

(7)

Mq=ρkV1

(8)

式中：P1为标准大气压；V1是标准大气压下对应的体积；Mq为单次发射所需气体质量；ρk为标准大气压下的空气密度，取值为1.293 g/L。

4.2　后效期作用力计算

空气炮后效期开始后炮管里的气体排空过程可以看做是气体从固定容器中流出的过程。后效期膛内气体平均压力随着时间呈指数衰减，其变化规律为

 

(9)

 

(10)

式中：k为比热比，取值为1.4；ρg为弹丸出炮口时炮管内气体平均密度；Pg为弹丸出炮口时炮管内平均压力，该两项值均可以由空气炮内弹道计算得到。

空气炮后效期受到的反冲力为

F=PS

(11)

4.3　气室壁厚计算

气室设计为圆柱形，因此主要考虑气室的径向承压能力。根据壁厚承压公式可以计算得到气室所需壁厚。

 

(12)

δ=δ1+c

(13)

式中：δ为设计壁厚；δ1为计算壁厚；D为气室外径；[σ]为材料许用应力；e为焊接系数；Y为取值系数；c为壁厚余量。

在众多竞标的安保公司中，七兵堂凭借其过硬的业务脱颖而出。究其原因，一是该安保集团80%以上的安保特勤为退伍军人，政治素质和业务素质过硬;二是该安保集团是山东成立最早、规模最大的民营上市安保企业，业务范围覆盖全球，综合实力过硬。

4.4　计算结果

优化前后的内弹道计算结果对比如图3、表1所示。 由图3内弹道曲线可以看出，优化方案在发射时弹丸的加速时间更长，压力衰减较为缓慢，弹丸出炮口时的炮口压力值也较小。从表1中可以看优化方案使得气室初始压力和炮口压力的值都大大减小，因此在发射时，发射气体对炮口装置的冲击力比较小，发射安全性较好。

  

表1　内弹道计算结果

  

方案气室初始压力/MPa炮口压力/MPa原始方案15．47．68优化方案7．821．82

空气炮受到的后效期反冲力计算结果如图4所示。

 

对比图4中原始方案和优化方案的空气炮后效期受力曲线可以看出，优化方案的空气炮后效期受到的气体反冲力明显降低。

紫椴花具有甜润、令人愉悦的香气，是优良的蜜源。紫椴花亦有清热解表的功效，可治疗感冒、发热、口腔炎和喉炎等病症。紫椴花化学成分的研究多集中在多糖、黄酮及乙醇提取物等方面[9-12]。关于紫椴花挥发性成分的研究鲜见报道。笔者以吉林左家紫椴鲜花为试样，采用顶空-固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术(HS-SPME-GC-MS)分析其挥发性有机成分，为紫椴资源的深度利用提供理论依据。

 

表2　计算结果

  

方案单次发射需气体质量/kg后效期所受冲量/(N·s)原始方案9．956101591．21优化方案5．05563537．37

经过计算得到优化前的单次发射所需气体质量为9.956 10 kg，优化后的单次发射气体质量为5.055 63 kg,单次发射所需气体质量减少了49.22%。原始方案后效期所受到的冲量为1 591.21 N·s，优化方案效期所受到的的冲量为537.37 N·s,优化后受到的后效期冲量减小了66.23%。对比计算结果可以得到，优化方案大大减小了空气炮单次发射时所需的气体质量，这使得空气炮的单次发射成本更低；优化方案使得空气炮受到的后效期冲量更小，这使得空气炮在发射时更为稳定。

考虑到气室加工的复杂性以及与炮管等其他部件的连接，气室材料选取16Mn。计算得到两种方案下气室所需壁厚,结果如表3所示。

(2)中层粉质黏土压缩层(A3)：为粉质黏土夹少数薄层粉细砂、粉土，可塑-硬塑，层底深度40～60 m。

 

表3　气室壁厚计算结果

  

方案气室所需壁厚/mm安全系数原始方案271．27优化方案191．98

表3计算结果表明优化后气室初始压力的降低，使得气室所需的壁厚也降低了，壁厚降低的同时安全系数也增大了。因此在相同气室壁厚的情况下，气室的承压能力也更高。

增长炮管长度，会使整个空气炮的质量增加，但同时也能够有效降低气室初始压力和气室容积。从安全性角度考虑，空气炮整体质量的增大能够有效地提高空气炮的发射稳定。气室初始压力和气室容积的降低，能够提高气室的承压能力，空气炮的使用安全性也更好。从供气角度来考虑，降低了气室初始压力，使得空气炮对供气管路以及高压储气瓶的承压能力要求降低，同时对气源的供气能力要求也降低，可以选择气压较低的气源设备用来供气，从而减小气源成本。

自由主义向每个人承诺分得更大的蛋糕，从而使无产阶级与资产阶级、有信仰者与无神论者、土著与移民、欧洲人与亚洲人和解。如果存在一个不断增长的蛋糕，上述的和解是可能达到的。而且这个蛋糕很可能还会继续增长。然而，经济增长可能无法解决目前因颠覆性技术而产生的社会问题，因为这种增长越来越依赖于更具颠覆性的技术的发明。

经上述分析，增长炮管能够有效优化空气炮试验设备的整体性能。

5　结论

笔者对某空气炮原始方案进行了研究，计算分析了气室容积，气室初始压力以及炮管长度三项参数对空气炮整体性能的影响，建立了优化模型，对空气炮的原始方案进行了优化并得到新的优化方案。对优化方案与原方案进行了相应的的计算。对比计算结果，得到优化方案比原始方案的单次发射成本更低，发射安全稳定性更好，从而达到了优化目的。

2)弹丸在气体作用下向前运动时膛内压力均匀一致。

[1] 邓涛. 空气炮加速过载试验技术研究[D]. 南京：南京理工大学，2011.

根据对受力和时间进行积分计算，可以得到空气炮发射时后效期带来的的冲量，计算得到空气炮单次发射所需气体质量和后效期所受到的冲量，如表2所示。

由上述关系式可得在该阶段气体对弹丸所做的功

1)气室内的气体可视为理想气体，满足气体状态方程。

(6)绿色生活。2017年国家发展改革委、环境保护部、国家统计局、中央组织部印发的绿色发展指标体系中包含绿色生活这一方面，结合农业发展过程，本文使用农村改厕的政府投资(亿元)与农林水事务(亿元)的比值来表示绿色生活，用x6表示。在农村，由于自然经济条件、思想观念、生活习惯等因素的影响，农村居民所使用的厕所比较简陋，老旧厕所不仅污染环境，还滋生各种病菌，危害村民身体健康。近年来政府大力推广农村改厕，并进行相应投资，改善农村环境，促进社会经济发展，同时提高了村民的身体健康水平。

LI Yan. Research of the experiment technique on the high g impact[D]. Taiyuan：North University of China，2008. (in Chinese)

[3] 李华伦. 发射回收一体化空气炮性能研究[D]. 南京：南京理工大学，2013.

式中：Cp为每次动态预防维修费用，Cr为设备更换维修费用，u为成本调节系数，v为预修周期调节系数，e为经验参数，w为学习效应调节系数，w=lnK/ln2，K为维修经验曲线百分率。

目前工程实际中进行有限元模型修正时大多采用模态频率、模态振型和振型相关系数3种残差，本文采用了模态频率和振型相关系数2种残差。若在修正时目标函数中各种残差项所占权重相同，则修正效果不太好，因为模态频率是系统的主要特征参数，且识别精度高，修正时所占权重应该较大。当处理工程实际问题时，需要考察的不仅仅是修正后各项残差的变化，修正参数的变化也很重要。通过在目标函数中引入加权矩阵，控制修正参数的变化量，在获得几乎相同修正效果的同时避免修正参数无意义的变化，最后获得的结果更具有工程实际意义。

LI Hualun. Study on the performance of integrated gas gun[D]. Nanjing： Nanjing University of Science & Technology，2013. (in Chinese)

弹丸初速指标为给定值，对应的气室容积V、炮管长度L0以及气室初始压力P0 3个参数的关系由式(6)决定。

[4] 王金贵. 气体炮原理及技术[M]. 北京：国防工业出版社，2001.

WANG Jingui. Principle and technology of gas gun[M]. Beijing：National Defense Industry Press，2001. (in Chinese)

[5] 赵俊利，高跃飞. 气体炮实用内弹道技术研究[J]. 太原理工大学学报，2003，34(3)：288-290.

一个政治会议或国际会议，应该有一定的安保措施，但如果过度安保，安保半径过大，措施要求太高，就会带来大量的经济损失。损失包括两方面。一方面是大幅增加了安保成本，另一方面增加了其他人的不安全。实际上，安全这个概念是相对的。如果对一些人过于安全了，或者无端做过多安保无用功，就有可能对其他人不安全。以一个政治会议或国际会议为名打破周边居民正常生活，要求周边企业停止经营，就是这些居民生活的不安全，企业产权的不安全。所谓产权安全，就是其运营要稳定和可靠。如果有过多不可预料的因素使之停止运营，这个产权就不安全。极而言之，真正的和整体的安全，就是宪法得到遵守，民众的宪法权利受到保护。

ZHAO Junli，GAO Yuefei. Study on the interior ballistics of the gas gun[J]. Journal of Taiyuan University of Technology，2003，34(3)：288-290. (in Chinese)

现阶段我国部分地区中出现中小微企业招工困难的问题，而与此同时随着教育普及化的不断深入发展，高校毕业生的数量逐年增多，大学生的职业生涯发展成为亟待解决的问题。企业的招工难及大学生就业难问题是多种因素影响下的结果，也是社会经济发展迅速与社会就业需求供给结构矛盾的重要反应，因此应着重解决我国就业结构中的矛盾性问题。

[6] 赵俊利，曹锋. 气体炮实用内弹道方程及应用[J]. 火炮发射与控制学报，2003 (3)：48-51.

ZHAO Junli，CAO Feng. Practical interior ballistic equation of the gas-gun and its application[J]. Journal of Gun Launch & Control， 2003 (3)：48-51. (in Chinese)

[7] 李锋，拜云山，冯晓伟. 一级气体炮内弹道方程修正及验证[J]. 弹道学报，2016，28(1)：14-18.

LI Feng，BAI Yunshan，FENG Xiaowei. Modification and validation of ballistic equation for one-stage gas gun[J]. Journal of Ballistics，2016，28(1)：14-18. (in Chinese)

[8] 夏正友，张河，陈家安. 一种非火药驱动气体炮内弹道模型及发射诸元协调[J]. 爆炸与冲击，1999，19(2)：146-150.

XIA Zhengyou，ZHANG He，CHEN Jia’an. Optimization of parameters of ballistic models for a new kind of non power gas gun projection[J]. Explosion and Shock Waves，1999，19(2)：146-150. (in Chinese)

[9] 赵希欣，高元楼. 一种气体炮的建模与分析[J]. 液压气动与密封，2012，32(10)：43-44.

ZHAO Xixin，GAO Yuanlou. Modeling and analysis of a gas gun[J]. Hydraulics Pneumatics & Seals，2012，32(10)：43-44. (in Chinese)