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火炮物理模拟理论与试验技术研究

作　者: 张培忠
导　师: 高树滋
学　校: 南京理工大学
专　业: 火炮、自动武器与弹药工程
关键词: 火炮模拟相似模型
分类号: TJ301
类　型: 博士论文
年　份: 2002年
下　载: 316次
引　用: 3次
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内容摘要

本文以力学相似理论为基础，利用∏相似定理，对火炮内外弹道、火炮强度、火炮动力学、主要功能部件、炮位土壤建立了火炮全参数相似关系；确定了全系统各相似参数之间的相容性；首次创建了火炮全参数物理模拟理论。研究解决了火炮大比例缩尺模型的设计方法和制造手段。针对国家靶场定型试验中在副炮上进行的各项试验，首次研究了用模型炮代替副炮的多项目综合物理模拟试验技术。利用建立的理论方法，以现有的GC45 155mm加榴炮为原型，作被模拟对象，按缩尺比例为1：6.738，缩小为23mm的模型炮。从现有制式发射药中选择合适的品种，作为模型的装药；设计了模型炮的弹丸，通过改装23mm弹丸和药筒而得到模型炮的实验弹丸和药筒；设计了模型炮的全部部件及其他相关的零件，并制造了模型炮用于射击实验。在模型炮上进行了7个射击实验项目，实验项目包括：初速、膛压、后坐阻力、炮口制退器效率、炮口冲击波、动态应力、稳定性。测试并记录全部实验数据。把模型炮实验获得的数据，按相似理论换算，并消除相似畸变带来的试验误差后，与原型炮在国家靶场定型试验的结果比较，证明了创建的火炮全参数物理模拟理论的正确性；证明所采取的大比例缩尺模型的设计方法和制造手段的可靠性；证明用缩尺的模型炮代替副炮进行多项目综合物理模拟试验技术是成功的。

全文目录

1 概述  10-19
  1.1 选题的背景和意义  10-12
    1.1.1 相似理论应用于研制阶段  11-12
    1.1.2 相似理论应用于验收阶段  12
  1.2 国内外研究状况  12-18
    1.2.1 国外研究状况  12-16
    1.2.2 国内研究状况  16-18
  1.3 本文的主要工作  18-19
2 弹道相似  19-30
  2.1 概述  19
  2.2 外弹道相似  19-22
    2.2.1 杀爆弹的几何形状和尺寸对外弹道性能的影响  19-20
    2.2.2 空气性能对外弹道性能的影响  20
    2.2.3 射击条件对外弹道性能的影响  20-22
  2.3 内弹道相似  22-29
    2.3.1 装药量变化对内弹道性能的影响  23
    2.3.2 火药力变化对内弹道性能的影响  23
    2.3.3 火药压力全冲量对内弹道性能的影响  23-24
    2.3.4 火药形状变化对内弹道性能的影响  24
    2.3.5 弹丸质量变化对内弹道性能的影响  24
    2.3.6 药室容积变化对内弹道性能的影响  24
    2.3.7 挤进压力变化对内弹道性能的影响  24-29
  2.4 本章小结  29-30
3 火炮强度相似  30-43
  3.1 结构强度相似  30-35
    3.1.1 几何方程  30-32
    3.1.2 物理方程  32-33
    3.1.3 刚度矩阵质量矩阵  33-34
    3.1.4 动力学方程  34-35
  3.2 分布载荷作用下的相似  35-36
  3.3 体载荷作用下的相似  36-37
  3.4 断裂强度相似  37-41
  3.5 本章小结  41-43
4 火炮动力学相似  43-49
  4.1 火炮相似模型设计  43-47
    4.1.1 驻退机相似  43-44
    4.1.2 复进机相似  44-45
    4.1.3 制退器相似  45
    4.1.4 平衡机相似  45-46
    4.1.5 炮架动力学相似  46-47
  4.2 炮位土壤相似  47-48
  4.3 本章小结  48-49
5 模型炮设计制造  49-65
  5.1 内弹道相似设计与弹药改装  49-54
  5.2 火炮相似设计与制造  54-63
  5.3 炮位土壤相似  63-64
  5.4 模型设计形位公差的选择、加工精度的确定  64
  5.5 本章小结  64-65
6 模型炮射击试验  65-85
  6.1 火炮静态测量检查  65-68
  6.2 选药、调试射击、内弹道试验  68-71
  6.3 后坐阻力试验  71-74
  6.4 炮口制退器效率、炮口冲击波试验  74-79
  6.5 稳定性试验  79-80
  6.6 动态应力测定试验  80-84
  6.7 本章小结  84-85
7 模型相似畸变与试验误差  85-90
  7.1 相似畸变及试验误差来源  85
  7.2 相似畸变及试验误差理论分析  85-90
    7.2.1 驻退机相似畸变及误差理论分析  86-87
    7.2.2 冲击波相似畸变及误差理论分析  87-88
    7.2.3 动态应力相似畸变及误差理论分析  88-90
8 总结  90-93
  8.1 研究工作总结  90-91
  8.2 存在问题及今后发展方向  91-93
致谢  93-94
参考文献  94-99

火炮物理模拟理论与试验技术研究

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