MEMS万向惯性开关结构设计研究仿真(5)
2.2.1 后坐力
后坐力是以载体为参考坐标系来研究引信零件相对于载体的运动而引入的一个惯性力[16]。载体（弹丸）加速运动时，万向开关受到与轴向加速度相反的惯性力称为后坐力，记为 ，假设载体为刚体，其表达式为
（2.1）
式中 ——引信万向开关的质量，kg；
——载体轴向运动加速度，m/s2；
对于火炮发射的弹丸，弹丸在膛内的直线运动是由火药气体压力推动弹丸而产生的，万向开关相对弹丸的后坐力 大小为
（2.2）
式中 P——万向开关的重力；
G——弹丸的重力；
D——火炮口径；
p——膛压；
——虚拟系数。
其中膛压p是弹后膛内火药气体的平均压力，它的作用不仅是推动弹丸在膛内做直线运动，还通过膛线使弹丸旋转，同时克服膛线与弹带之间的摩擦力，使火炮产生后坐和其他损耗等，所以采用虚拟系数 来计算弹丸的加速度。
上式表明，开关所受到的后坐力 与膛压p成正比，膛压达到最大值时，开关的后坐力也达到最大值，以后逐渐减小。如图2.1为后坐力和膛压随时间的变化曲线图。
图2.1 后坐力、膛压与时间的关系曲线
为了验证开关在后坐力的作用下是否会发生断裂，就需要知道开关所受到的最大后坐力，即在 时，开关是否发生破坏，如果开关未发生破坏，那么开关的结构强度就满足要求。因此，在进行开关结构设计时，最大后坐力 是一个重要参数。
2.2.2 离心力
载体做旋转运动时，质心偏离载体转轴的引信万向开关受到的与向心加速度方向相反的惯性力[16]，即为离心力，记为 。表达式为
（2.3）
式中 ——火炮膛线缠度；
g——重力加速度；
P——引信开关重力；
——弹丸在膛内的速度；
r——开关质心距旋转轴的偏心距（m）；
由于万向开关在加工或者安装的过程中，必定存在误差，开关的质心不可能与引信的旋转轴在同一条直线上，即偏心距r不为0，开关必定受到离心力的作用。此时只能通过提高加工或者安装的精度，来减小开关离心力的作用。
2.2.3 切线力
质心偏离载体转轴的引信万向开关受到的与切线加速度方向相反的惯性力[16]，即为切线力，记为 。表达式为
（2.4）
式中 m——引信万向开关的质量；
r——引信万向开关质心与载体转轴的距离；
——载体旋转角加速度。
对于线膛炮发射的弹丸，引信万向开关在膛内受到的切线力与后坐力有如下的关系：
（2.5）
上式表明，开关在膛内所受到的切线力 和后坐力 之间的关系，并且两者有比较相似的变化规律，同时还有一定的比例关系。
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