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武裝直升機要想在超低空作戰(zhàn)中充分發(fā)揮機動性和靈活性，既要優(yōu)化整機系統(tǒng)外形氣動結(jié)構(gòu)，更要輕量化外掛裝備，所以，減輕武器系統(tǒng)的重量就成了非常重要的一項技術指標。航空火炮是武裝直升機的主戰(zhàn)兵器，可實施對空、對敵攻擊。常采用小口徑氣推式技術，氣推式航炮自寸擊時，需從炮管內(nèi)導出一部分火藥燃燒氣體作動力，驅(qū)動航炮機構(gòu)體聯(lián)動工作，自動完成航炮開膛、抽殼、裝彈、鎖膛和擊發(fā)等工作過程，氣推式航炮工作時主要活動機件(傳動框)，后退能量很大，必須增加緩沖裝置來吸收其后座能量。某型航炮氣壓緩沖器(亦稱后擋板或氣體減震器)的作用既能吸收活動機件(傳動框)后退時的剩余能量，又作用活動機件(傳動框)獲得一定的前沖動能，是航炮關重承力裝置之一，對其結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計十分必要，需要進行詳細的有限元分析。
氣壓緩沖器的功用是吸收活動機件(傳動框)到后位時的剩余能量，然后又作用傳動框前沖一段距離，使傳動框獲得一定的前沖動能。其構(gòu)造如圖所示。當炮管內(nèi)的彈丸導帶越過導氣孔時，火藥燃氣通過導氣管導入氣壓緩沖器。此時火藥燃氣壓力大于活門簧的彈力，推開活門，氣體進入內(nèi)腔。當彈丸飛出炮口，炮管膛內(nèi)火藥燃氣壓力迅速下降，此時活門在活門簧彈力的作用下關閉，堵住腔內(nèi)氣體通路，防止氣體外泄。當傳動框向后運動撞擊緩沖塞時，氣壓緩沖器內(nèi)腔氣體在密閉容器中受壓縮，同時活門簧跟隨壓縮，共同吸收傳動框后座動能，從而起到緩沖作用;當傳動框后退結(jié)束后，氣體膨脹和活門簧張開推動傳動框前沖，給予傳動框起始復進的動能。可見氣壓緩沖器是利用從炮管引出的氣體，在傳動框退到最后位置時起緩沖作用，同時又是傳動框開始復進時的動力。
確定氣壓緩沖器氣體壓力的計算方法，有精確計算法和近似法之分，精確計算法是通過氣體動力學來建立微分方程和輔助方程，然后通過編程求解微分方程組來確定壓力曲線，而近似法是將方程簡化或重新假設，建立方程或圖標來求解。近似法在計算上比較簡便、省時，尤其在進行粗略計算上有一定的優(yōu)勢，但是計算結(jié)果有一定誤差，為了計算出氣壓緩沖器內(nèi)氣體壓力精確的計算結(jié)果，我們采用精確計算方法來確定氣壓緩沖器的壓力大小。某型航炮氣壓緩沖器內(nèi)氣體壓力不但與炮膛內(nèi)的壓力有關，還與氣壓緩沖器內(nèi)特殊的結(jié)構(gòu)參數(shù)有關，需要建立氣壓緩沖器內(nèi)相關參數(shù)微分方程。我們假設從氣壓緩沖器充氣過程中的某一瞬時t起，取微分單元時間dt，在該時間間隔內(nèi)，從炮膛經(jīng)氣孔流進氣壓緩沖器的能量為dQ，同時會有dQ、的能量從活塞與筒壁之間的間隙中漏出，氣筒壁散失的能量為dQt，如果忽略其他次要因素的影響，依照能量守恒定律可得到氣壓緩沖器的能量守恒方程，氣壓緩沖器中氣體的比體積，即1kg氣體的體積。
由于氣壓緩沖器中的氣體與包圍它的氣筒組件之間存在著一定的溫差，氣體的能量將以熱傳導方式散失一部分。在單位時間內(nèi)，氣體傳給氣壓緩沖器外壁的熱與接觸表面積Fo、溫差T-T。及筒體單位面積上撞擊的氣體質(zhì)點數(shù)成正比。撞擊筒體的氣體質(zhì)點數(shù)，可用氣體的密度來考慮。單位體積內(nèi)包含的質(zhì)點數(shù)越多，撞擊筒體的機會就越大，如果我們假設在dt時間內(nèi)，氣壓緩沖器中氣體質(zhì)量的變化，是由炮膛流入氣筒中氣體的質(zhì)量與經(jīng)間隙漏掉的氣體質(zhì)量差決定的，如果設dY為dt時間內(nèi)氣體的質(zhì)量變化，則質(zhì)量守恒方程。射擊時，當彈丸越過充氣孔時，膛內(nèi)的高壓火藥氣體迅速充入氣壓緩沖器，此時氣壓緩沖器中壓力由原來的大氣壓很快上升，直至與炮膛壓力相等。氣壓緩沖器內(nèi)的壓力由大氣壓到與炮膛壓力相等的階段稱為正流階段，即炮膛內(nèi)氣體給氣壓緩沖器充氣加壓階段。此后，膛內(nèi)火藥氣體壓力繼續(xù)下降，使氣壓緩沖器壓力大于炮膛壓力，火藥氣體反流，氣壓緩沖器給炮膛充氣，氣體緩沖器壓力也逐漸降低。該情況持續(xù)到氣筒壓力降到大氣壓力，此階段叫反流階段。氣體流動的快、慢可由氣體動力學知識可知，它決定于炮膛壓力與氣壓緩沖器壓力之比。在正流階段，當Pc/P=1.8為超臨界流動狀態(tài)，此時，流量G不隨壓力比的增加而改變。當Pc/PG1.8為亞臨界流動，此時流量Gf隨PC/P的增加而增加。
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