自行火炮行进间发射动力学研究

    刘飞飞 芮筱亭 于海龙 张建书

    

    

    

    摘要：

    对自行火炮行进间射击发射动力学进行了深入研究，建立了弹炮耦合的自行火炮系统发射动力学模型。应用多体系统传递矩阵法和总传递方程自动推导定理，推导了自行火炮行进间射击动力学方程；推导了弹丸发射动力学方程，编制了自行火炮发射动力学仿真程序，仿真获得了自行火炮行进间射击弹丸膛内运动规律、弹丸起始扰动、自行火炮系统动力学和密集度等，部分仿真结果得到试验验证，研究结果为提高自行火炮行进间射击精度提供了理论基础与仿真手段。

    关键词：

    发射动力学； 多体系统； 行进间射击； 射击精度； 起始扰动

    中图分类号：TJ818； O313.7

    文献标志码： A

    文章编号： 1004-4523（2016）03-0380-06

    DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2016.03.002

    引言

    作为现代炮兵的重要组成部分和机动作战的火力骨干[1]，自行火炮得到世界各国广泛重视和大量装备。发射过程对自行火炮动态性能特别是对行进间射击精度影响很大。理论与试验研究表明[2-4]，弹丸起始扰动是影响自行火炮行进间射击精度的主要因素，路面激励、振动、稳定精度等对自行火炮行进间射击精度的影响也是通过弹丸起始扰动来体现。自行火炮行进间射击精度很大程度上取决于其发射动力学行为。发射动力学是研究武器系统在发射过程中的受力及运动规律，进而为武器系统动态性能总体设计与试验提供控制其受力与运动的理论与技术的一门新兴学科[5]。经过多年发展，发射动力学已进入到工程实用化阶段，芮筱亭等[6-11]建立了多体系统传递矩阵法，并成功应用于多管火箭、自行火炮等武器。很多学者利用多体系统动力学理论，对坦克、自行火炮等武器行进间发射动力学进行了研究[12-14]，但是因为计算速度所限，建立的武器系统动力学模型较为简单，未见有完善的行进间射击弹丸膛内运动方程，难以精细讨论提高自行火炮行进间射击精度的方法。针对上述问题，本文对自行火炮行进间射击发射动力学进行了深入研究，为提高自行火炮行进间射击精度提供了理论基础与仿真手段。

    5结论

    本文建立了自行火炮发射动力学模型，推导了自行火炮行进间射击的发射动力学方程，建立了自行火炮发射动力学仿真系统；通过自行火炮发射动力学仿真程序计算得到了某自行火炮的最大膛底压力、弹丸炮口速度、起始扰动和密集度等。

    仿真结果与试验结果对比表明：（1） 本文建立的自行火炮发射动力学模型正确可行；（2） 自行火炮整车的行进速度会影响弹丸的炮口速度；（3） 行进间射击时弹炮碰撞力与弹丸铅垂摆动角速度和静止射击时相比，变化明显；（4） 行进间射击的射击密集度比静止射击的射击密集度差。

    本文的研究可为提高自行火炮行进间的射击精度提供理论和技术参考。

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