弹药工程设计王芳老师复习重点.docx

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弹药工程设计王芳老师复习重点

弹药工程设计复习重点

朱炜

1.本重点可能存在一些摘抄错误，慎用！

2.重点源自于老师最后提及的“重点”，所以很多。

3.建议：

a）先背下习题，再看其他的；

b）联系咱们学过的其他门专业课，理解地记忆，明白知识点后，考试时能答上就行；

c）老师很随意,大家背的时候也要放松一些。

第一章概述

战术技术要求：

1）威力要求

2）弹道性能要求（主要指射程、射高、直射距离等）

3）射击精度要求（定义：

在相同射击条件下弹着点或炸点的密集程度；表示方法：

通常采用平均弹着点的距离中间误差来描述）

4）发射安全性、可靠性要求

5）长期储存安定性要求

生产经济性要求：

1）弹药结构工艺性

2）弹药及其零件统一化

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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