下载文档原格式
火炮与炮弹相关知识（三）－外弹道研究弹丸或抛射体从发射起点到终点在空中的运动规律及伴随发生的有关现象的学科。
是弹道学的一个分支。
枪炮弹丸在空中飞行时，由于受空气阻力、地球引力和惯性力的作用，不断改变其运动速度、方向和飞行姿态。
不同的气象条件也将对弹丸的运动产生影响。
通常可以将弹丸的运动分解为质心运动和围绕质心运动（绕心运动）两部分，分别由动量定律和动量矩定律描述。
外弹道学的研究内容主要包括：弹丸或抛射体在飞行中的受力状况，弹丸质心运动、绕心运动的规律及其影响因素，外弹道规律的实际应用等。
它涉及理论力学、空气动力学、大气物理和地球物理等基础学科领域，在武器弹药的研究、设计、试验和使用上占有重要的地位。
作用于弹丸的力和力矩主要是地球的作用力和空气动力。
地球的作用力，可以归结为重力与科氏惯性力(Coriolis force)。
重力通常可以看作是铅直向下的常量。
当不考虑空气阻力时，弹丸的飞行轨迹(真空弹道)为抛物线。
对于远程弹丸则要考虑重力大小、方向的改变和地球表面曲率的影响，其轨迹为椭圆曲线。
科氏惯性力还对远程弹丸的射程和方向有一定影响。
作用于弹丸的空气动力与空气的性质（温度、压力、粘性等）、弹丸的特性（形状、大小等）、飞行姿态以及弹丸与空气相对速度的大小等有关。
当弹丸飞行速度矢量V与弹轴的夹角δ(称为攻角或章动角)为零时，空气对弹丸的总阻力R的方向与V相反，它使弹丸减速,称为迎面阻力。
当攻角不为零时，R可分解为与V方向相反的迎面阻力Rx和与V垂直的升力Ry，后者使弹丸向升力方向偏移。
由于总阻力的作用点(称为阻心或压心)与弹丸的质心并非恰好重合,因而形成了一个静力矩M。
它使旋转弹丸的攻角增大而使尾翼弹丸的攻角减少，因而分别称为翻转力矩和稳定力矩。
当弹轴有摆动角速度[o1] Φ时，弹丸周围的空气将产生阻滞其摆动的赤道阻尼力矩M[zch]；当弹丸有绕轴的自转角速度[r2]时,将形成阻滞其自转的极阻尼力矩Mxj。
课程设计（论文）评语及成绩评定综合课程设计（B2）任务书一、设计题目：100mm加农炮杀伤爆破弹空气动力特性分析和弹道计算二、已知条件： 1 结构尺寸（见附图）2 弹丸直径D=100 ㎜3 弹丸初速v0= 900 m/s；弹丸总长度L=560 ㎜4 弹丸射角045θ=︒5 弹丸质量m =15.6 ㎏6 弹丸转动惯量比J y/J x=2.0354㎏㎡/0.2152㎏㎡=9.467 火炮缠度η=32(d)8 引信为海-时1引信，其外露长度为129 ㎜，质量为0.641㎏旋入弹体深度为29㎜，小端直径为8㎜；9 弹丸质心位置（距弹底）X=172 ㎜10弹体材料D60三、设计要求： 1 用AUTOCAD绘制弹体零件图和半备弹丸图2 对弹丸结构进行空气动力特性分析3 利用所学方法进行弹丸空气动力参数计算4 根据弹丸空气动力参数进行弹道计算5 进行弹道飞行稳定性计算6 总结分析计算结果7 撰写课程设计说明书前言本次课程设计主要是对100mm加农炮杀伤爆破弹的空气动力特性分析和弹道的计算。
是以《弹道学》和《空气动力学》为基础的综合课程设计。
是在学习课程之后对我们的知识的加深理解和检验。
《弹道学》是一门研究弹丸从发射到终点运动规律及其发生的现象的学科，全弹道可以分为：起始弹道、内弹道、中间弹道、外弹道和终点弹道。
内弹道是研究火药气体对弹丸作用的学科即是弹丸膛内运动规律；外弹道是研究空气对弹丸作用及其有关问题的学科。
都是为了达到远程压制、精确打击和大威力的目的。
《空气动力学》是研究物体和在空气之间有相对运动时，即物体在空气中运动或物体不动而空气流过物体时，空气的运动规律及作用力（空气内部的和空气对物体对空气的）所服从的规律。
可归纳为：弹丸飞行时，周围空气的相对运动规律；空气与弹丸相互作用下的力和力矩组；寻求改善作用弹丸上的空气动力，提高飞行稳定性。
空气动力学导源于流体力学，流体力学是物理学的一个分支,主要研究流体中的作用力及其运动规律。
填空：1、外弹道学可以分为质点弹道学和刚体弹道学两部分。
2、弹丸稳定飞行，必须满足的条件是弹丸攻角限定在一定范围内并保证其变化趋势是减小的。
3、弹丸在空气中飞行所受的力矩主要有马氏力矩、赤道阻尼力矩、静力矩、极阻尼力矩和导转力矩。
4、表征火药能量性质的主要特征量有：爆热、爆温、火药气体比热容、火药力、比冲量。
5、一定形状尺寸的火药，气体生成速率取决于火药的燃烧面、火药的燃烧速度。
6、攻角是指弹轴和速度矢量的夹角。
7、单体火药的密度越大燃烧速度越小。
8、压力中心是指弹丸在空气中飞行时所受的外力在弹轴上合力的作用点。
9、线膛火炮中，膛线分为两类，分别是渐速膛线和等齐膛线。
10、火药气体在膛内所做的功主要包括弹丸旋转运动功、后座部分的运动功、弹丸沿膛线运动的摩擦功、火药气体的动能、弹丸沿枪管直线运动的动能。
11、推导刚体运动方程时将弹丸所受的力投影到地面坐标系，力矩投影到弹轴坐标系。
12、减免燃烧的火药第一阶段产生的气体量较多。
13、火药通常分为混合火药和溶塑火药。
14、单基药：主要成分是硝化棉双基药：主要成分是硝化棉和硝化甘油概念题：火药的爆温：就是指火药在燃烧瞬间没有任何能消耗的情况下，火药燃气所具有的温度，单位用K表示。
火药燃气的比容：燃烧1kg火药所产生的燃气在0摄氏度和1个大气压下所占有的体积。
爆热：1kg火药在真空定容情况下燃烧并将燃气冷却到15摄氏度时放出的热力量。
弹形系数：该种弹丸与标准弹丸形状近似的程度。
火药的余容：是表示与单位质量气体分子体积有关的修正量。
极阻尼力矩：弹丸在绕其轴线自转时，由于空气的粘性，在弹丸表面的附面层随着弹丸的自转而旋转，消耗着弹丸的自转动能，使其自转角速度逐渐减缓。
这个阻止弹丸自转的力矩叫极阻尼力矩。
火药射击现象的特点：①性能的稳定性②枪炮射击时间短故发射功率大③弹丸发射过程是个瞬态冲击过程。
弹道过程的特点：高温、高压、高速、时间短。
影响燃速的主要因素：火药成分对燃速的影响、火药初温对燃速的影响、火药的密度对燃速的影响、压力对燃速的影响。
价值工程0引言当前，装备训练尤其是复杂装备维修训练在实施过程中存在着装备数量少、训练效率低、财力损耗大等问题，以虚拟现实技术为基础，综合应用模拟器、虚拟环境，构建功能强大的虚拟训练系统，为装备训练提供有效的解决方案。
利用虚拟现实技术建立虚拟训练系统，改变了传统的训练培训的模式，利用计算机产生逼真的实物替代品，并建立相应的模型，加入实时的人机交互性操作，使受训者可在设备不受损坏的虚拟环境下主动进行，对实物操作时具有很强的指导作用，从而进一步降低训练成本，提高训练效率。
在武器平台作战仿真系统中，经常需要进行射击训练的模拟，从而进行命中及毁伤等分析，所以对外弹道的仿真必不可少。
本文根据需要，采用解弹道方程组作为仿真算法。
首先建立了外弹道的数学模型，然后采用龙格库塔法作为其解算方法。
最后通过在Virtools 中BB 模块的编写和连接，实现在Virtools 中对外弹道仿真。
1Virtools 介绍Virtools 是法国达索公司出品的一套非沉浸式虚拟现实产品开发工具，以功能全面、人机交互可视化强等优势，得到越来越广泛的研究和应用。
开发人员透过图形式的开发界面，以流程图的方式拖放行为模块（Building Blocks ，BB ）到需要的对象上，最终建构起复杂的交互式应用程序。
Virtools 现有600多个BB ，用户还可以自行编辑、组合BB ，组成一个具有某项功能的模块系统，通Virtools 脚本语言（Virtools Scripting Language ，VSL ）或利用VC++等工具开发自定义BB [1]。
2外弹道数学模型的建立求解射击诸元的方法主要有两种:一种是射表逼近方法，即以最小二乘拟合的解析函数来逼近高炮的射表，其突出优点是计算量小、解算时间短、存储空间需求少，但是也存在精度低、通用性差等缺点；另一种就是外弹道解法，即使用数值积分方法来求取弹丸运动的外弹道微分方程组，它具有通用性好、精度高等特点，并可以降低火控系统对射表的依赖性.但解算处理复杂，耗费时间较多[2]。
航空外弹道学课程设计一、已知条件及题目要求1、查表可知，标准下落时间()21.12S s s =2、气象：760on h mmHg =288.4on K τ=29.27R =温度梯度35.86210G -=⨯度/米8.4on mmHg =e3、弹丸参数：216.5q kg =0.299d m =弹长 2.11L m =9.806g =4、空气阻力系数：00.160x C =5、初始条件：400/u m s =0w =0p =2000m H =要求：列出弹道参数，并画出炸弹弹道曲线。
二、题目分析研究投射弹丸运动的科学，总称为弹道学。
弹道学是武器设计和使用的理论基础。
研究弹道学的目的即在于应用全弹道的观点在理论上和实践上指导武器的设计、使用和改进，使武器在最优化条件下达到预期的射程、射击精度和战术效果，并保证重复射击性能的一致性。
对于所给题目，取直角坐标系Oxy ，坐标原点取在投弹高度为H 的投弹点O 上，x 轴取在飞机投弹瞬间速度1v →的铅垂面（投弹面）内的水平方向，y 轴铅直向下，如图1所示。
转角方向规定顺时针为正。
设弹道上任一点M 速度向量v →在x 轴与y 轴上的分量分别为u 与w。
由题目给出的条件，P0=0，W=0可以知道，所要设计的题目类型为无外力的水平轰炸，由于飞机速度V 在X 轴方向上，因而初始条件为：当0t =时，0.0,y 0,w v,u ====θ建立方程组如下： ⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧===+--=）（）（）（）（）（4........................................................vsin dt dy 3.......................................................vcos dt dx 2.....................................................v gcos dt d 1 .......... gsin v )a v,(y dt dv θθθθθG H CH设.cos ,sin 21θθ==f f 简化为：⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧-====v f gf dt df v gf dt d dt df v gf dt d 2122212cos θθθ 三 微分方程简化计算：重要弹道诸元的计算：(1)大气温度计算：)200(*G 4.288y -+=τ310*862.5G -=(2)查表得)Ma (C x0，其中：0.5*0.005862y)-(300.124*20.074v 0.5*0.005862y)-2000*0.005862(288.4*20.074v a v Ma =+==Ma 可作如下近似)Ma (C x0=错误！未找到引用源。
