现代航炮降低后坐力的技术

现代航炮对后坐力的要求很苛刻,国外近年来为降低航炮后坐力采用了一些新技术。本文对后坐力问题的实质及国外目前为降低航炮后坐力所采用的一些有效措施和新型装置简要地加以介绍。     

某炮身长后坐式自动炮后坐力研究

炮身长后坐式自动炮的后坐力大小直接影响摇架和托架的可靠性设计。通过内弹道计算,分析了低温、常温、高温情况下内弹道特性,建立了自动炮虚拟样机。应用Adams软件对自动炮进行射击运动循环的动力学分析,比较了不同环境温度、不同射角的后坐特性,分析了后坐质量对自动炮循环及后坐阻力的影响,降低了自动炮的最大后坐力。     

无后坐力爆炸物销毁器身管强度分析

为了满足大口径无后坐力爆炸物销毁器一体化、轻量化设计要求,建立一种基于非线性有限元方法的无后坐力爆炸物销毁器瞬态动力模型。依据无后坐力爆炸物销毁器两端对称的结构特点和膛压变化过程,理论分析了其身管强度,并采用非线性有限元方法,对身管整体强度进行数值仿真及验证。结果表明:新型无后坐力爆炸物销毁器身管在一体化设计的前提下,整体强度满足材料弹性极限要求,并且具有足够的安全系数,弹仓部可以减少其壁厚,以实现其轻量化。该研究为大口径无后坐力爆炸物销毁器和排爆机器人身管的设计提供理论依据。     

高射速自动机后坐力控制

如何对高射速自动机后坐力及射击稳定性进行有效控制,对于自动机的适装性及系统的射击精度至关重要,是现代高射速自动机的一个重要研究方向。提出了采用最佳后坐力控制(FORC)理论对高射速自动机后坐力进行控制的思路,并以某高射速小口径自动机为应用对象,建立了其动态仿真模型,对自动机后坐运动特性进行动态仿真,并开展了高射速自动机后坐力控制试验,试验结果表明,该装置能够实现自动机在高射速下稳定浮动,后坐力较原缓冲器降低50%,本文研究结果对现代高射速自动机缓冲装置设计具有重要参考意义。     

三种缓冲装置减小后坐力的分析和比较

阐述了高射频自动机全炮缓冲情况下,弹簧液压式浮动机、环簧高性能缓冲器和内源式FORC装置的结构原理.运用键合图理论建立了全炮缓冲运动的动力学模型.编制了计算机程序对运动过程进行模拟仿真,对其动态特性进行分析.得到了缓冲过程主要性能的曲线和数据.浮动机可以将后坐力减到20 kN,环簧缓冲装置可以将后坐力减到30 kN,内源式FORC缓冲器可以将后坐力减至14 kN左右,对3种缓冲的模拟结果进行比较,得到内源式FORC缓冲器为减小后坐力的最佳途径.     

迫击炮发射载荷缓冲技术研究

随着对武器威力与机动性需求的提高,迫击炮也在向着轻量化发展。近年来,通过采用轻型合金材料和复合材料已经可以有效地减小迫击炮炮身和座钣的质量。然而,进一步降低迫击炮质量则受制于迫击炮发射时的冲击载荷。故从减小作用到座钣的发射载荷出发,设计了一种适用于迫击炮的小行程弹性胶泥缓冲器,并建立迫击炮发射动力学模型,基于 Matlab对后坐运动进行了分析计算,对缓冲器的流液孔面积、后坐长度、后坐力等进行了分析,确定了缓冲器的结构参数。计算结果表明,笔者设计的缓冲器在不显著增加迫击炮结构尺寸的情况下能够有效降低迫击炮的后坐力。     

金属在应力波加载条件下的起裂

<正> 在所有的工程构件中都存在有缺陷,而不管它们是天然的还是在加工过程中形成的。因此,防止构件的断裂设计已成为普遍的实际问题。大多数情况下,把材料起裂看作是发生在静态或准静态加载条件下。然而,在实践中的许多加载条件不能作为准静态加载条件来处理,在该情况下,必须考虑物质的惯性以及它的速率敏感性。使用对加载     

膛口制退器与缓冲器匹配对后坐力的影响

安装高效的膛口制退器是降低小口径自动炮后坐力的有效手段,以某小口径自动炮为研究对象,设计了4种膛口制退器,并重新设计了缓冲器,建立了小口径自动炮低后坐发射刚柔耦合动力学模型并进行了仿真,合理匹配了制退器与缓冲器二者的参数,使该武器的后坐力得到了明显的降低。如果制退器与缓冲器二者的参数匹配不好,则制退效率高的制退器的后坐力甚至可能会大于制退效率低的制退器的后坐力。研究结果表明,只有将高效的膛口制退器与缓冲器的参数合理匹配,才能使小口径自动炮的后坐力得到显著降低。     

多联装高射速自动机后坐力特性分析

为对发射装置施加控制力矩从而提高射击精度,建立多联装自动机系统的动力学模型。主要研究在内外能源共同作用下的多联自动系统后坐力动态响应情况,分别对两门转管自动机在击发位置相同、相差30°和60°3种模式进行连发射击动力学仿真,并通过分析对比3种模式下的后坐力及扭转力矩变化趋势。结果表明：抵消扭转力矩和降低后坐力都会提高多联装自动机系统的射击精度,该分析可为多联装自动机系统的设计奠定基础。     

小口径榴弹集成优化模型与方法研究

为提高小口径榴弹设计性能,缩短设计周期,建立了包括结构、内弹道、外弹道、杀伤威力以及武器后坐力5个分析计算模型的集成优化设计模型.应用模拟退火算法,分别以最大杀伤面积、最短弹丸飞行时间以及杀伤威力与武器后坐力综合性能为目标对榴弹进行了集成优化设计.与原设计相比,杀伤威力提高39%,弹丸飞行时间缩短5%,杀伤威力提高38%,后坐力降低44%.得到了榴弹各目标性能最优时的结构参数、装药参数、射击条件及单兵武器缓冲器参数.该研究为小口径榴弹的设计提供了一种新方法.     

浮动自动机弹簧机构的改良设计

针对浮动自动机后坐力峰值大、变化不稳定的问题,设计一种实现浮动自动机受力近似恒定的弹簧机构,近似实现自动机后坐受力大小近似不变、方向恒定.从原理上分析了自动机后坐力为定值的可行性,创新地设计了一种凸轮槽式弹簧机构.先从理论上推导了改良机构实现浮动弹簧后坐力稳定的原理,再通过 ADAMS 完成改良机构的仿真分析,得到改良后自动机炮箱受力曲线图.仿真结果表明:改良设计后的浮动弹簧机构降低自动机受力峰值,而且受力方向保持不变.     

喷气反推式低后坐力武器内弹道机理研究

喷气反推式低后坐力武器通过从膛内导出部分火药气体经喷管向后喷射实现了大幅度减小后坐冲量的目的。运用准一维准两相流理论建立了其内弹道过程的动力学模型,以14.5mm喷气反推式低后坐力弹道枪为例进行了数值计算,并将计算结果与普通机枪的内弹道过程进行了对比。计算结果表明,在结构参数匹配合理的情况下,14.5mm口径的喷气反推式低后坐力武器能以仅损失6.3%的初速的代价减少40.56%的后坐冲量,这一性能对于增强单兵和轻型作战平台的火力具有重要意义。     

弹簧液压浮动自动炮浮动稳定性分析

浮动原理在自动炮上的应用,是减小自动炮后坐力的重要途径。本文对带弹簧液压浮动装置的炮身浮动式浮动自动炮进行了动力分析;并以此为基础,从使后坐力峰值最小的角度出发,导出了浮动炮设计时各主要参数与初始条件所应满足的匹配关系。文中还着重应用误差分析原理,讨论了浮动自动炮的浮动稳定性,并导出了浮动稳定性条件。     

航炮射击炮振响应抑制特性分析

为有效抑制后坐力和前冲后坐位移,对航炮射击炮振响应抑制特性进行分析。建立航炮前冲后坐的动力 学模型,对航炮射击无缓冲时后坐力以及航炮射击过程的刚度进行分析,对不同射速、阻尼条件下的后坐力和前冲 后坐位移响应抑制进行仿真试验。该研究可为航炮在武器系统集成应用提供参考。     

降低火炮后坐力技术概述

低后坐力技术是协调火炮威力、机动性和精度三者之间矛盾的关键技术。降低火炮后坐力技术主要有前冲技术、超长和串联超长后坐技术、二维后坐技术、炮口制退器技术、膨胀波减小后坐力技术和电（磁）流变技术。前冲后坐技术需要适应多种装药的变化，要有专门的卡锁装置，迟发火或瞎火时需采取相应的安全措施，尤其要解决首发射击精度问题。膨胀波火炮红外目标特征太明显，要求能精确控制火炮相关机构，需系统、全面地研究探索内弹道技术、火炮自动机技术等相关技术。在火炮设计过程中，应对各种降低后坐力的技术进行综合分析与对比，提出相容性好的低后坐力技术应用方案。     

读者信箱

问：减小枪械后坐力的途径主要有哪些?安徽凤阳谭珍祥答：一般从以下几方面减小枪械的后坐力：设计新枪弹,既要满足武器威力要求,又要尽量减小枪口冲量；设计新枪,优化结构设计,减小并利用后坐能量；安装枪口制退器,利用从枪门喷出的火药燃气抵消部分后坐冲量；增加缓冲装置等。     

超高射速自动机缓冲装置参数优化设计方法

针对超高射速自动机射击时由于后坐叠加而导致后坐力剧烈增加的问题,为减小后坐力,以某超高射速自动机为研究对象,对所确定的缓冲装置方案,应用优化设计的方法,建立了缓冲装置的优化设计模型,通过求解得到了优化的缓冲装置结构参数,并对优化参数下的缓冲性能进行了仿真分析.分析结果表明,采用所确定的缓冲装置方案和优化的结构参数,射击时的后坐力得到了大幅度降低,说明所确定的缓冲装置方案和采用的优化设计方法是有效的,可以用于指导超高射速自动机缓冲装置的设计.     

读者信箱

问：火箭筒是怎样实现无后坐力射击的? 广东深圳黄仁前答：无后坐力火箭发射筒实现无后坐力射击,是靠火箭弹的发射装药生成的火药燃气推动火箭弹向前加速运动,同时利用向后喷出的气流产生的反作用力来抵消发射筒的后坐力。     

某随动平台弹簧缓冲装置设计与仿真

为降低某搭载多根发射管的随动平台在发射时产生的负载,设计了一种弹簧式缓冲装置来降低后坐力,分析了缓冲装置工作原理及炮膛合力的计算,建立了运动的微分方程,初选了缓冲弹簧弹性系数,并基于此建立了 Simulink仿真模型。对影响缓冲效果各因素进行了理论分析,并基于分析结果进行了优化设计。结果表明：优化设计后的弹簧缓冲装置有效降低了后坐力。连发射击稳定,满足设计要求,为该随动平台相关部件结构设计提供一定的参考。     

一种降超压值的高效率身管装置流场分析

炮口制退器是火炮上重要的减后坐力装置,可以有效降低后坐力和后坐位移。但随着炮口制退器制退效率的提高,炮口超压值带来的危害显著增大。针对某型高效率炮口制退器带来的炮口超压值过高的问题,提出一种基于封闭反射膨胀原理的身管装置。采用N-S方程和k-e两方程模型,建立含弹丸的三维数值模型,应用动网格技术和用户自定义函数(UDF)模拟弹丸在发射过程中的运动。通过实验和仿真结果发现,安装炮口装置和身管装置的方案与只安装炮口装置的方案相比,在制退效率仅下降了3%的情况下能够实现监测点的超压峰值下降约60 MPa,为火炮减后坐力方法提供了新思路。