因为反后坐装置能直接影响火炮的结构受力和发射时动态响应,甚至是火炮的寿命。所 以火炮反后坐装置的设计与分析,对于提高火炮的作战威力具有十分重要的意义。本文就是 基于 simulink 搭建出来反后坐的模型框图,研究其运动规律曲线,最后对局部结构进行优化, 使后坐过程更加平稳,进一步提高火炮的综合性能。

随着计算机技术的发展,三维建模和数值仿真早已应用在各个领域中。对于反后坐装置 的建模,2010 年,杜中华就提出了基于 simulink 的反后坐装置的反面计算[2]。搭建了反后坐 装置的模型框图,相较于 m 文件,simulink 更加直观便捷,在参数选择和观测变量方面也更 加直观和方便。2012 年,何卫国等人同样对火炮的反后坐装置进行了仿真分析[3-5]。出来的动 态特性基本与后坐规律相吻合。也证明了反后坐装置在 simulink 平台仿真的可行性。周乐等 人从反后坐装置结构和总体结构的角度出发,基于 ADAMS 底层开发模块,结合小生境遗传算 法程序来建立多目标优化函数,进行了火炮反后坐装置结构多目标优化设计[4]。优化后后坐 阻力峰值和炮口扰动有明显的降低,表明了所提的方案的合理性与可行性,为火炮总体结构论文网

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及反后坐装置结构的优化设计提供了一定的参考。孙也尊等人也在分析火炮反后坐装置原理 和力学计算的基础上,试验对象为反后坐装置,设计了以气压缸推动质量块作为冲击源,通 过缓冲件来冲击反后坐装置的火炮反后坐试验装置。基于虚拟的反后坐模拟试验环境,以模 拟后坐和实际后坐时的 Vmax 及其对应的 t 为指标,以冲击质量、冲击速度、接触刚度和阻尼 系数作为试验因素,通过 SQP 算法,对冲击参数进行优化,取得了较优的参数组合和仿真结 果。

随着火炮技术的更新与发展,反后坐装置的结构也一定会进一步改进,这时,通过仿真 计算分析它结构的可行性是非常必要的,由于 simulink 的直观性,使仿真过程变得更加简单 可行。这也会很大程度的节约科研过程中的时间成本与经济成本。

第一章为引言。

第二章主要对内弹道进行了计算,得出了平均压力 p 相对时间的运动规律,然后计算出 炮膛合力的运动规律。

第三章对后坐阻力进行了计算。

第四章进行了 simulink 仿真,得出了后坐规律曲线。 第五章对沟槽结构进行优化。分析优化后的规律曲线。 第六章对节制杆的强度进行了校核。

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内弹道计算的主要内容为:已知枪炮膛内结构诸元及其装填条件,计算膛内燃气压力变 化规律和弹丸运动规律,为武器弹药系统设计及弹道性能分析提供基本数据。内弹道问题求 解可以通过建立气体动力学模型来完成[6]。

在内弹道知识中,我们有以下方程:

(1)形状函数:

    Z(1 Z  Z 2) (2.1)

式中

:火药已燃百分数;

, , :火药形状特征量;

Z  :火药已燃相对厚度。

(2)燃速方程:

dZ u pn

 1 

式中

t :时间,单位为 s ;

dt e1

(2.2)

u1 :燃速常数,单位为 mm /(s Mpa ) ;

p :膛压,单位为 Mpa ;

n :燃速指数,量纲为 1;

e1 :1/ 2 火药弧厚,单位为 mm。

(3)火药气体作用下的弹丸运动方程:

dv sp dt m

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