坦克武器系统发射振动测试分析(2)
1915年12月，英国制造了世界上第一辆坦克“小游民”，随后制造装备陆军的Mark I型，成为第一种实战坦克。直到第一次世界大战结束，经过改进生产了Mark II至Mark V型坦克、“赛犬”中型坦克、C型中型坦克等。法国是第二个使用坦克的国家，先后研制了“施纳德”突击坦克、“圣沙蒙”坦克、2C重型坦克，和第一种装备360度旋转炮塔、动力后置、车体前置驾驶席的“雷诺”FT-17轻型坦克。德国作为第三个拥有坦克的国家，在1918年初，德国研制了第一种坦克A7V投入实战。美国和俄国也在同一时期研制了坦克。第一次世界大战中，坦克的机动性、装甲防护能力、可靠性都较差，只能引导步兵战术突破，并没有作为陆军主力进行深入研究。
第一次世界大战后，许多国家装备了多种坦克，此时的坦克多为轻型或者超轻型坦克，并研制了用车轮和履带互换行驶的轮-履式轻型坦克和多炮塔结构的中型坦克。各国都组建了装甲部队，坦克从此作为一种独立的兵种出现在战争中。
第二次世界大战期间，坦克开始在战争中发挥重要的作用，作为战争中主要武器力量得到了快速发展。这时期的坦克主要采用了单一炮塔结构，扩大了坦克火炮口径，换装高威力弹药，提高坦克装甲厚度，使坦克在战争中具备了较高的生存概率和较强大的火力。其中，美国的M4坦克和苏联的T-34中型坦克是其中最具代表性的。
第二系世界大战后，坦克最明显的发展变化是轻型和重型坦克的发展基本停止，中型坦克发展迅速，拥有大威力火炮、具有高机动能力和装甲防护能力。主战坦克的发展主要可分为三个时期：第二次世界大战至20世纪50年代，为“一代”主战坦克，包括苏联的T-54/55坦克，美国的M47/48坦克，和英国的“百人队长”坦克等，它们装备有90~100mm口径主炮和早期的三防系统，协同作战能力有所提高。20世纪60年代初，为“二代”主战坦克，，主要包括苏联T-62坦克、T-64坦克、美国M60坦克、德国豹1坦克等，主炮口径多为105mm，作战能力大幅度提升。20世纪60年代末至90年代初，为“三代”主战坦克，包括苏联的T-72坦克、T-80坦克、T-90坦克，英国“挑战者”坦克、美国的M1系列坦克、德国“豹2”坦克、法国“勒克莱尔”坦克等。“三代”主战坦克主要特点有：一般装备1门105~125mm坦克炮，发射尾翼稳定脱壳穿甲弹，直射距离1800~2200m；配备先进的火控系统和热成像瞄准具，具备全天候作战能力；现有坦克多装备贫铀装甲或复合装甲，或披挂反应装甲；战斗全重一半在50t左右；越野速度45~55km/h。
我国坦克作为陆军重点发展的武器装备之一，其综合性能得到了大幅度提升。我国下一代主战坦克的发展方向是低矮化、轻量化、数字化、隐身化、高机动、高精度。美国、俄罗斯、日本等国目前都有第四代坦克的发展计划。各国都非常重视坦克的高射击精度，尤其是首发命中率。
1.2 发射动力学振动分析研究状况
坦克武器作为现代战争中的重要装备一直受到各国重视，而衡量坦克性能的标准之一就是射击精度。研究表明，武器系统的振动对其射击精度的影响很大。所以，提高武器的射击精度一直是各国研究的重要课题。
目前国内外对系统振动特性的主要研究方法有：有限元法、模态分析法和结构模态综合法。Wittenburg方法、Schiehlen方法、Kane方法等多体系统动力学方法和有限元法原则上能用以解决复杂系统问题的计算，是当今解决工程问题的重要工具。但是，这些方法计算工作量大，难以满足解决上述动力学振动分析。为此，芮筱亭教授等人建立了多体系统传递矩阵法，提出了坦克自行火炮多刚柔体系统动力学方程、增广算子、增广特征矢量新概念，验证了坦克自行火炮多刚柔体系统振动特性计算“病态”、特征矢量正交性、动力学快速计算等国际难题。创建了基于多体系统传递矩阵法的多体系统发射动力学理论，以全新的形式诠释了发射动力学，建成了坦克自行火炮发射动力学仿真系统，仿真结果得到了模态、动力响应、弹道、密集度等多项试验验证，建立了坦克自行火炮总体参数与其振动特性、动力响应、弹道、射击精度之间的定量关系，为发射动力学研究提供了全新手段和有效地工具。本文就采用了芮筱亭教授等人所创建的多提系统传递矩阵法，来研究坦克发射振动问题。[7-12]