4。4本章小结 28

结论 30

致谢 31

参考文献 32

1绪论

1。1研究背景和意义

 随着科学技术迅速发展，现代战争对兵器装备提出了更新更高的要求。身管，作为火炮的核心部件，对火炮的技战术性能有着十分深远和决定性的影响。身管是一种细长厚壁结构，通常将其简化成梁模型分析。

火炮发射作为火炮系统的核心环节，是一个瞬时、高能、强冲击的复杂过程，也是身管振动瞬时响应的集中反映阶段。在此期间身管上常附加了瞬态多变的载荷，如：高温高压高速火药气体对膛壁的冲击、炮弹对膛线的挤压、反后座装置缓冲产生的纵向位移、身管与摇架之间相互耦合等。这些严酷环境和高强度载荷作用使柔性身管产生一个激烈的宽频带复杂随机振动。这种振动不仅对射弹散布影响较大，极大地降低了射击密集度，而且会导致火炮结构的疲劳破坏，严重影响身管技战术性能的正常和有关新型火炮的后续发展。柔性复合身管相对于刚性材料的炮火结构，质量减轻的同时阻尼也下降，在外扰作用下自由振动的衰减较弱，而现代战场对于火炮系统的射击精度要求越来越高，如何高效地抑制柔性身管的振动已成为日益突出的研究热点。而其中与射击精度有关的火炮发射动力学，特别是火炮振动学便显得越来越重要[1]。

火炮振动的研究有两方面含义：其一，研究火炮部件受力情况，即结构强度问题；其二，研究火炮振动对射击精度的影响[2]。由于不同火炮身管在不同平面内会受到不同的激励力，且火炮系统本身构成部件较多，因而对其身管振动的研究就较为复杂。由于火炮振动而产生的炮口扰动直接影响炮口指向，炮口指向又是影响射击精度因素中比较重要的一项，因而对身管振动的研究就显得尤为重要。

1。2国内外研究现状

1。3本文的主要工作

本毕业设计论文以柔性身管这一火炮系统中的重要构件为研究对象，主要研究了柔性身管的动力学建模和振动控制。全文共分为四个章节，各章主要内容为：

第一章讨论了对柔性身管开展建模与振动控制研究的背景和意义，进行了振动控制技术在柔性身管上运用发展的总结，简要介绍了各类主动控制法，最后给出了本文内容安排。

第二章将柔性身管简化为适当的悬臂梁模型，推导其固有振型函数和运动方程。将发射中的弹丸看作移动质量，建立移动质量-悬臂梁模型，推导含惯性力的动力微分方程。

第三章简要介绍了独立模态空间控制法，借用压电陶瓷作动器产生控制输入力，在独立模态空间中设计最优控制律。

第四章通过MATLAB进行移动质量-悬臂梁模型在无控和有控条件下的响应特性仿真，比较分析仿真结果。再改变移动质量的初始参数（质量、速度等）进行仿真，通过分析仿真结果探讨不同初始参数对柔性身管模型炮口处的横向振动的影响。

2身管建模

2。1柔性身管简介

柔性身管的结构特点是：(1)固有频率低，且低频模态密集；(2)系统的结构阻尼小；(3)强耦合及强非线性；(4)结构复杂，参数易变，所受扰动具有不确定性。在武器系统完成诸如机动、转向和发射等动作以及受到其它扰动时容易产生结构振动响应。又由于结构阻尼小，振动的衰减需要很长时间，会极大影响弹丸出口的初始状态与外弹道特性，进而武器系统的射击精度和其上面精密仪器的正常工作，亦会引起火炮构件的疲劳和损伤。