弹药工程设计王芳老师复习重点Word下载.docx

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3）原材料资源丰富

基本原则：

在兼顾一般战术要求的基础上，充分满足最主要的战术指标要求。

在此前提下，可着重考虑生产经济性要求。

一般说来，生产经济性要求应服从战术技术要求。

弹药工程设计过程的三大阶段：

战术技术论证阶段，弹药方案和技术设计阶段，试制、试验与鉴定定型阶段

第二章弹药总体设计

弹药总体方案选择：

1）弹径和弹种的选择：

增程技术途径：

a.通过增大火炮初速的“武器解决办法”；

b。

通过增大弹丸飞行速度的“火箭助推解决办法”；

c.通过减小飞行阻力的“弹道解决办法”

2）稳定方式的选择：

旋转稳定弹（线膛、弹形好、空气阻力小、射程远，配有定心部、弹带、闭气环）

超口径尾翼稳定弹（滑膛、微旋，弹形差、空气阻力大，但飞行稳定性好，外形与旋转稳定弹丸类似，但配有膛内呈合拢状态的尾翼）

杆形头部尾翼稳定弹丸（滑膛或线膛，杆形头部可以减小头部阻力，提高飞行稳定性，稳定所需尾翼口径小，攻角小，综合阻力不大）

滴状同口径尾翼弹（适用于亚、跨音速迫击炮弹和无后座力弹，滴状流线外形可减少阻力，增大射程）

杆式尾翼弹（滑膛或线膛，配有弹托，初速高，飞行减加速度小，射程远，比动能大）

比较：

旋转稳定弹阻力系数小，适用于远程弹设计，是当前压制兵器广泛应用的弹形。

其次是杆形尾翼弹，当前主要用于穿甲弹设计。

滴状尾翼弹在亚音速时阻力系数最小，广泛用于迫击炮弹设计。

在超音速下，杆形头部尾翼弹比超口径尾翼弹阻力系数小，稳定力矩系数大，而且能使破甲弹具有很合理的结构，因此，超音速破甲弹大多数采用这种弹形。

超口径尾翼弹阻力虽然大，但稳定性好，而且稳定装置形式多样，在直瞄武器中多陪用于榴弹和破甲弹设计。

3）弹重选择

第一种情况：

火炮已定，要求为此炮配用新弹，所设计的弹丸内弹道条件必须适应该火炮的强度条件（炮管与炮身强度限制条件）

第二种情况：

设计新炮和新弹：

既要满足战术技术要求，又能使火炮具有良好的机动性。

4）弹体材料、炸药及引信选择（除材料成本低，加工性能好，资源丰富等经济性要求外，还应满足弹丸威力要求、发射强度要求和各零部件特殊要求）

第三章旋转稳定弹结构设计

外形结构对弹丸威力、弹道性能、飞行稳定性的影响

1）弹全长：

弹丸愈长，空气阻力翻转力矩越大，弹壁越薄、强度不足，威力越大；

2）弹头部：

弹头部增长，空气阻力系数明显降低；

当弹丸装药量及射程都有一定要求时，可采用直线和圆弧形的组合曲线（其他形状：

抛物线、椭圆）

3）圆柱部：

圆柱部越长，膛内导引性能越好，出炮口后章动小，飞行稳定性好，可以提高射击精度；

圆柱部缩短，空气阻力减小，过短时，导引阻力增加，存在最有利圆柱部长度

4）弹尾部：

弹尾角增大，阻力系数先减小后增大；

弹尾长增大，阻力系数先增大后减小。

船尾角在6°

~9°

·

较好，空气阻力系数较小。

弹丸速度很高时，弹尾形状影响不大。

底凹弹的增程原理：

增大弹底压力，减小弹头和弹尾的压差，从而减小底阻

弹带

1）作用：

在弹丸发射时将其嵌入膛线，赋予弹丸一定的转速，密封火药气体，保证弹丸在膛内的定位。

2）弹带数目及宽度：

一方面，弹丸初速增大，要求转速增大，则要提高弹带强度，对应的要弹带宽度增大；

另一方面，增大弹带宽度会增大弹带压力和弹壁挠度，影响弹带顶部与炮弹壁之间的接触，会产生飞边，影响外弹道性能。

所以，以两条窄带代替一条宽带。

3）强制量：

考虑三个方面：

a）保证弹丸在膛内运动时，紧塞火药气体，避免火药气体对炮膛的烧蚀。

b）防止弹带与弹体产生相对旋转，使弹丸出炮口后有一定的转速。

c）强制量不能太大，否则会增大对坡膛处的磨损，影响火炮的寿命。

4）弹带形状：

前斜面、后斜面、环形沟槽

全膛远程弹丸

1）组成：

弹体、定心块、弹带、闭气环、底凹装置、引信

2）特点：

a）弹体外形基本由弧形部构成，以减小迎面阻力；

b）弹体大都无圆柱部，为在膛内定心，弹丸质心处固定有与弹轴成一定角度的流线型定心块；

c）弹带位置靠近弹体底部，以减小弹带压力对弹体强度的影响。

定心块的作用：

保证弹丸在膛内正确运动

底排弹

1）增程原理:

底部装有专门的排气装置，其中的“排气剂”在弹丸出炮口后或在膛内开始点火并放出气体，气体进入弹丸后部低压区，增大了弹底压力，从而减小底阻，增大射程。

2）与火箭增程的区别：

火箭增程是通过火箭发动机向后排出气体并点燃，由于排出速度大，质量也不小，从而对火箭产生一个反作用力，提供推力，同时也有减小底阻的效果。

3）底牌装置的组成及其功能：

a）壳体：

外形构成弹丸的船尾，底部有排气孔，中间部分构成燃烧室，弹丸飞行时从燃烧室内排出气体

b）排气药柱：

做成多块扇形结构，以增大燃烧面积，并用阻燃材料包覆药柱两端及表面，使药柱减面燃烧

c）点火器：

点燃排气药柱，以保证其正常燃烧，机械式还具有底部排气装置的密封作用。

4）排气孔面积规律：

a）排气孔面积太小，会使燃烧室内压增加，导致药柱燃烧速度增加和底部排气效果不佳。

（为避免这种情况出现，燃烧面积应该是递减的，使排气药柱燃烧结束时，燃烧面积与排气面积比例应不超过20:

10）。

b）排气孔面积过大,由于燃烧室内压力减小，燃烧速度小，燃烧室内外压差小，从而无法保证足够的排气速率，甚至熄火。

c）适当的比例范围：

15:

1至45:

1

第四章尾翼弹结构设计

迫击炮弹

1）结构特点：

a）发射装药密度小，点火方式特殊

b）火药气体泄出

c）采用尾翼稳定方式

2）迫击炮弹的发射装药结构及其原因：

a）迫击炮弹的发射装药结构分成两部分，一部分装在以厚纸制成带有底火的基本药包内，并插在迫击炮弹的尾管内；

第二部分发射药称为辅助装药，质量较大，通常又分成数个药包套在尾管上。

b）原因:

采用这种装药结构是为使炮弹发射时能够可靠点火和均匀燃烧。

3）弹炮间隙的影响：

正面：

能使膛内被挤压的气体顺利通过缝隙流出，且不会明显影响下滑速度。

负面：

火药气体泄出，使膛压降低，初速下降，射程减小，同时还会使炮弹初速或然误差增大；

此外缝隙存在也影响炮弹膛内运动的定位作用，导致射击精度降低。

解决办法：

多采用闭气环结构，使炮弹下滑时有合理的缝隙，而当炮弹发射向前运动时，闭气环扩张，消除缝隙，防止火药气体流出。

张开式尾翼弹

1）主要性能特点：

弹丸飞行中空气阻力大，但稳定性好，射击精度高

2）设计特点：

a）应确保尾翼在膛内呈合拢状态，弹出炮口后，尾翼能迅速张开到位。

b）对有炮口制退器的火炮，尾翼张开时不应碰打炮口制退器。

c）弹丸在飞行过程中，尾翼张开状态稳固。

3）形式分类及张开原理：

a）气缸张开式尾翼结构：

其弹底有一气室或气缸，其内的活塞上有小孔以进出气体。

平时活塞由剪切销或紧塞圈固定，以阻止尾翼张开。

弹出炮口后，气缸内压力使活塞切断或挤压紧塞圈而向下运动到位，并带动尾翼呈张开状态。

b）微旋张开式尾翼结构：

利用旋转弹带设计使弹丸在膛内产生微旋，弹丸出炮口时，在离心力作用下使尾翼张开

c）涡轮张开式尾翼结构：

无座力炮在发射时，火药气体一面推动弹丸前进，一面向后喷流，并作用在弹丸尾杆的涡轮上，使弹丸产生旋转。

弹丸出炮口后，尾翼在离心力的作用下张开。

d）火药气体直接作用张开式尾翼结构：

尾翼装置上部有一挡板，挡板上开有直槽，使尾翼插入其间。

挡板与弹底之间形成一个高压室，在膛内时，高压火药气体贮在气室内，弹丸出炮后效火药气体冲向挡板被反射，反射气流进一步使尾翼加速张开。

尾翼一旦张开便在空气阻力作用下完全打开。

杆形头部尾翼弹

1）杆形头部作用：

a）产生锥形激波和锥形分离区

b）减小法向力，使阻心后推

2）优点：

a）结构简单、头部阻力虽比流线型头部的略大，但飞行稳定性好，精度高，还要减轻头部无用质量。

b）杆形头部也可装弹头引信，以保证破甲弹的有利炸高，特别适用于高初速的破甲弹结构设计。

次口径脱壳尾翼弹

1.弹托作用：

a）在膛内对飞行部分起定心导引作用，并传递火药燃气压力和火炮膛线对弹丸的导转侧力，使飞行部分获得高初速和一定炮口转速

b）弹丸出炮口后弹托立即脱离飞行部分，使飞行部分具有良好的起始外弹道性能。

c）弹带装在弹托上，以密封弹膛间隙，防止火药气体泄露。

2.弹托类型：

窄环形弹托、马鞍形弹托、双锥形弹托、混合型弹托

第五章弹丸发射受载与膛内运动

弹丸发射安全性，是指各零件在膛内运动中都能保证足够的强度，不发生超过允许的变形；

炸药、火工品等零件不会引起自燃、爆轰等现象，使弹丸发射时处于安全状态。

弹丸运动正确性，即要有良好的运动姿态，这对射击精度非常重要。

要求：

弹丸的导引部设计的较为合理，即弹炮间隙、弹带尺寸形状、定心部尺寸等都比较合理，使弹丸在膛内运行较精确，出炮口瞬间初始偏量较小。

弹丸及其零件发射时在膛内所受到的载荷主要有：

1）火药气体压力

2）惯性力

分类：

a）轴向惯性力：

式中，mn为n-n断面以上部分的弹丸质量

b）径向惯性力：

c）切向惯性力：

惯性力发射过程中随时间变化的曲线见书104页

惯性力对弹体变形的影响：

对于一般旋转式榴弹，在轴向惯性力与火药气体压力综合作用下，使整个弹体均产生轴向压缩变形；

切向惯性力作用使弹丸产生轴向扭转变形。

但对某些尾翼炮弹（如迫击炮弹，无座力弹），在轴向惯性力与火药气体压力的综合作用下，不一定会使整个弹体轴向都产生压缩变形

3）装填物压力：

轴向惯性力引起的+径向惯性力引起的（可忽略）

4）弹带压力

变化规律：

弹带刚嵌入膛线时，弹带压力随之产生并迅速上升，至弹带完全嵌入完毕而达到最大；

但随着膛压升高，弹带压力下降，在最大膛压时，弹带压力将减至最小；

之后，弹带压力或缓慢上升、或缓慢下降，最后趋于稳定。

5）不均衡力

不均衡因素：

a）弹丸质量不均性

b）旋转轴与弹轴不重合

c）火药气体合力偏斜

d）炮管弯曲与振动

不均衡力对弹丸发射强度影响不大，但对弹丸膛内运动、弹丸出炮口的初始姿态影响较大，并最终影响弹丸射击精度。

6）导转侧力

7）摩擦力

产生膛线印痕的主要原因包括：

a）弹丸质量偏心较大，产生的不均衡力较大，使弹丸一侧压紧在膛壁上；

b）弹带相对于弹丸轴线有倾斜，装填时弹丸产生偏斜；

c）弹丸发射时，上定心部产生膨胀变形，如果膨胀变形过大，超过弹炮间隙，将产生整个圆周上膛线印痕。

侧方速度

a）由于弹丸上定心部与炮膛壁之间存在间隙，以及弹丸质心不通过其旋转轴，在这种情况下，弹丸质心在膛内的运动轨迹不再是一根理想的直线，而是一条螺旋线。

因此，弹丸出炮口时，其质心因旋转产生侧方分速度称为第一侧方速度。

b）当弹丸定心部飞出炮口时，上定心部处不均衡力不再为膛壁所抵消。

在弹丸继续向前运动时，此力将使弹丸在子午面绕弹带中心回转。

这种回转致使弹丸质心产生第二侧方速度。

迫击炮弹下滑运动的目的：

在于保证迫弹有足够的下滑速度，以保证发火能量。

弹炮间隙对迫击炮弹膛内运动的影响：

下滑运动：

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