内弹道设计

《枪炮内弹道学》课程教学大纲课程代码：110431007课程英文名称：Interior ballistics of guns课程总学时：40 讲课：34 实验：6适用专业：武器发射工程大纲编写（修订）时间：2017年5月一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标本课程是武器发射工程专业的必修专业基础课，是本专业的学位课。

它是研究内弹道问题的基本理论之一，是武器系统设计者必备的专业知识。

本课程培养学生在武器系统设计过程中具有分析内弹道相关问题和具有解决武器发射中内弹道的安全问题的能力。

（二）知识、能力及技能方面的基本要求1. 基本知识：掌握枪炮内弹道学的基本理论，运用分析解法求解枪炮内弹道学的正反两方面设计问题；2. 基本理论、方法：经典内弹道学理论的基本模型，运用模型求解枪炮内弹道解法的方法等；3.能力和技能：通过本课程的学习，学生应会进行内弹道设计与求解并会分析发射过程中影响内弹道规律的相关问题。

（三）实施说明1．教学方法：课堂中要重点对基本概念、基本方法和解题思路的进行讲解；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，培养学生的自学能力；增加讨论课，调动学生学习的主观能动性；讲课要联系实际并注重培养学生的创新能力。

2．教学手段：本课程属于专业基础课，在教学中采用电子教案等教学手段，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。

3．计算机辅助设计：要求学生采用二维CAD和运用C语言等进行枪炮内弹道学的课程设计。

（四）对先修课的要求本课程的教学必须在完成先修课程之后进行。

本课程主要的先修课程有火炸药理论、武器系统概论等。

（五）对习题课、实践环节的要求1．对重点、难点章节应安排习题课，例题的选择以培养学生消化和巩固所学知识，用以解决实际问题为目的。

2．课后作业要少而精，内容要多样化，作业题内容必须包括基本概念、基本理论等内容，作业要能起到巩固理论，提高分析问题、解决问题能力，对作业中的重点、难点，课上应做必要的提示，并适当安排课内讲评作业。

1 绪论1.1 火炮未来发展方向20世纪70年代以来，随着微电子技术、新材料、新能源在军事上的广泛应用，火炮的自行化、自动化、系统化程度越来越高，侦查、指挥手段不断更新，弹药更加多样化。

现代火炮系统的战术技术性能有了很大的发展。

比如，伴随微电子技术和计算机技术的发展，炮兵侦查仪器设备逐步形成了以光电技术为主的光学、激光、雷达、声测、电视、红外等先进侦查仪器构成的远中近结合，地面与空中结合，全方位、全天时，品种齐全、手样多段的侦查体系。

如今，正在研究和发展中的有液体发射药炮、电热炮、电磁炮、激光炮、射束炮等。

与现代火炮相比，未来火炮的结构及性能可能有较大的变化，具体来说可能体现在以下几方面：(1)发射技术取得新的进展。

首先是发射能源的多样性，即不仅采用固体化学能源，而且可能采用液体化学能源、电磁能源、电热化学能源及某些组合能源。

(2)减载技术将取得新得进展，磁流变、电流等技术可能应用于火炮反后坐装置，克服传统炮口制退器效率的限制。

(3)新材料的应用将有助于解决长期困扰火炮技术发展的固有问题，如身管内膛的烧蚀磨损、威力与机动性的矛盾等。

(4)原理性、结构性的创新，使现代火炮的结构发生重大变化。

(5)数字化火炮、智能弹药以及传感器引爆弹药等技术的发展使火炮系统综合作战效能得到大幅提高。

(6)火炮的作战对象、作战环境可能得到拓展，水中火炮、天基火炮等新型火炮可能相继出现，未来火炮具有摧毁敌方鱼雷、潜艇、卫星等功能。

总之，随着兵器科学技术的发展以及现代科技在兵器科学中的应用，火炮技术成为技术的综合体，它涉及能源、机械、材料、控制、光学、电子、通信和计算机等诸多学科，随着多种新概念武器的出现，表征火炮的各种属性正在发生根本性的变化。

1.2 炮身结构炮身是火炮的一个主要部件，包括身管、炮尾、炮口制退器、等零件。

它的主要作用是承受火药气体压力和引导弹丸的运动。

炮身设计主要包括强度计算和结构设计。

结构设计又包括膛内结构设计和外部结构设计。

整理匆忙，不对的地方欢迎指正，红色字体为我和学恩抄的不一样的地方，我也不知道是否正确，请自行辨别。

另，欢迎大神把答案附上，手写板就成，电子版我自己弄，谢谢啦！第1章①简述弹丸设计的全过程。

（P1）答：1.战术技术指标论证阶段；2.弹丸方案及技术设计阶段；3.试制、试验与鉴定定型阶段。

②导致早炸的原因。

（P8）答：弹丸（主要是弹体或弹底）的发射强度不足或弹体材料有疵病，使火药气体钻入弹体内部；底螺等部件联接处的密封程度不严；炸药变质或其机械感度大，或在装药时有异物落于炸药内。

第2章①如何进行弹种的选择？（P10）答：1.根据欲摧毁或杀伤的目标性质来选择弹种；2.根据弹丸的现有技术水平与利用新技术的途径来选择弹种。

②弹丸质量如何选择？（P14）答：在设计弹丸时，可能遇到两种情况：即弹丸配用于现有火炮或配用于新火炮。

第一种情况是火炮已定，要求为此炮配用新弹，以满足既定的战术技术要求。

在这种情况下，所设计弹丸的内弹道条件（膛压、初速）必须适应该火炮的强度条件。

第二种情况属于设计新炮和新弹。

因此，设计弹丸的质量不受火炮强度条件的限制。

但是，弹丸质量的大小会直接影响到将来相应的新炮的机动性。

在这种情况下，要求选用的弹丸质量，既要满足战术技术要求，又能使火炮具有良好的机动性（最轻便）。

③选择弹带强制量应考虑什么问题？（P26）答：1.保证弹丸在膛内运动时，紧塞火药气体，避免火药气体对炮膛的烧蚀；2.防止弹带与弹体产生相对旋转，使弹丸出炮口后有一定的转速。

强制量S也不能太大，否则会影响火炮的寿命，尤其是在坡膛处磨损会增大。

④迫击炮弹的结构特点。

（P46）答：与线膛炮相比，迫击炮具有以下优点：1 ）构造简单，操作容易；2）质量小，轻便灵活；3）射速大：4）弹道弯曲，死角与死界均很小，并且容易选择射击阵地。

另外，也存在着以下缺点：1 ）不便于进行直瞄射击；2）初速较小，射程较近。

⑥计算某一种弹丸的极转动惯量。

（P76）第3章①弹丸发射时受哪几种载荷的作用？（P84）答：1.火药气体压力；2.惯性力；3.装填物压力；4.弹带压力（弹带挤入膛线引起的力）5.不均衡力（弹丸运动中由不均衡因素引起的力）6.导转侧力7.摩擦力②分析并导出轴向、径向惯性力引起的装填物对弹壁的压力P c ( P90---P93)⑤弹丸受力与变形的三个危险的临界状态是什么？( P122---P123)答：弹丸受力和变形的第一临界状态：弹带嵌入完毕，弹带压力达最大值时的情况；弹丸受力和变形的第二临界状态：最大膛压时期；弹丸受力和变形的第三临界状态：弹丸出炮口时刻。

火炮修理后水弹试验内弹道设计方法研究傅建平;张泽峰;余家武;李雷【摘要】火炮修理后广泛采用水弹试验,以动态方式确定火炮的技术状态和检验火炮修理质量.新型火炮缺乏水弹试验内弹道设计方法,难以确定水弹试验装水质量等内弹道关键参数,制约部队开展水弹试验.基于修后火炮水弹试验原理与工程实践,建立火炮水弹试验内弹道学模型;提出了基于水弹试验与实弹射击时作用于火炮的炮膛合力全冲量相等原理的火炮水弹试验内弹道设计方法,为新型火炮修后水弹试验提供理论指导,也为火炮其他考核目的水弹试验提供参考.【期刊名称】《兵工学报》【年(卷),期】2015(036)012【总页数】5页(P2381-2385)【关键词】兵器科学与技术;火炮;水弹试验;内弹道设计;炮膛合力;冲量【作者】傅建平;张泽峰;余家武;李雷【作者单位】军械工程学院火炮工程系,河北石家庄050003;军械工程学院火炮工程系,河北石家庄050003;驻国营157厂军事代表室,四川成都610000;驻国营157厂军事代表室,四川成都610000【正文语种】中文【中图分类】TJ012.1部队火炮大修后，需进行试射、试验，以动态方式综合考核火炮的技术状态和修理质量[1]。

张鸿浩等[2]、辛春虹等[3]、姚养无[4]以密闭爆发器为冲量发生器，设计了火炮动力后坐试验系统，某种程度上能考核火炮的技术状态和修理质量，但该方法需要复杂的动力后坐试验系统和高要求的试验环境。

而火炮水弹试验对环境要求低、周期短、成本低、便于实施，目前部队火炮修后广泛采用水弹试验法来检验火炮修理质量。

修理工厂受技术力量约束，新型火炮缺乏水弹试验内弹道设计方法研究，装水质量等关键参数只能经由少到多的配重和反复试验后，才能摸索出合理的内弹道设计方案，安全性、通用性差[5]，曾经因内弹道参数设计不合适，即装水质量不当，引起火炮身管胀膛现象发生[6]。

水弹试验理论可指导水弹试验工程实践；反之，水弹试验工程实践可验证水弹试验理论，并为水弹试验理论建模提供各种参数。

Electronic Technology •电子技术Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 115【关键词】火炮 内弹道 存储测试 过载1 引言火炮是陆战之王，在现代战争中发挥着巨大的作用。

火炮发射时，内弹道是弹丸获得动力的重要阶段，弹丸在几十ms 的时间内加速到上千米每秒的速度，承受的膛内过载值高达上万g （g 为重力加速度）。

准确测量和分析弹丸在膛内的发射过载，对评价火炮性能、弹丸的结构和强度设计、弹丸的初速预测、发射药性能的研究、及引信的结构防护和保险设计均具有非常重要的意义。

针对火炮内弹道环境，传统上是采用铜柱法测试（见图1）。

该方法是将标准的质量块和铜柱置于弹丸内，火炮发射时，质量块在惯性力的作用下挤压铜柱使其产生塑性变形，根据塑性变形量可获得内弹道最大过载值。

铜柱法测试简单实用，但是只能测得最大过载值，无法获得过载值随时间的变化历程。

随着电子技术的发展，尤其是MEMS 技术的发展，国内外相继出现了多种型号的高g 值MEMS 过载传感器，使得电测法成为可能。

本文即研究了一种存储测试系统，可置于弹丸内，准确测量弹丸在膛内的过载曲线。

2 测试系统组成测试系统组成见图2，主要由过载传感器、信号放大电路、信号滤波电路、带A/D 的单片机、存储器和电源等组成。

2.1 过载传感器过载传感器采用中电13所研制的MPA5000-60K ，其量程超过了6万g ，频响范围0~50KHz ，非线性度小于2%，2Vdc~10Vdc 的宽激励范围。

MPA5000-60K 传感器采用了先进的火炮内弹道环境测试技术文/郭天吉 吴宏斌图1：铜柱法测试示意图图2：测试系统原理框图图3：信号放大电路图4：信号滤波电路图5：单片机电路电子技术• Electronic Technology116 •电子技术与软件工程Electronic Technology & Software EngineeringMEMS 压阻体硅工艺加工制造，圆片级封装，性能稳定，可靠性高，适用于恶劣条件下碰撞、爆炸、冲击等场合。

弹道计算原理？如果是计算炮弹飞行弹道，也应该明确提出想了解内弹道学还是外弹道学，在你的问题没有明确提出之前，我先从部件上给你解释一下火控系统计算弹道的原理，希望能帮得到你。

坦克火控系统的火控计算机，除具有弹道解算的功能外，还能对全系统的工作实行监控，对全系统的故障自动进行诊断。

但69坦克火控系统的火控计算机，只能进行弹道解算而没有故障诊断和工作监控的功能，因而称之为弹道解算器，该弹道解算器的具体功能如下：①可以进行四种弹.(脱壳穿甲弹、破甲弹、碎甲弹和机枪弹）的弹遭解算，并输出脉冲信号控制激光测距瞄准镜的步进电机，实现高低向自动装定表尺．②完成弹道解算后输出信号，以控制高低向稳定器中的瞄准电磁铁．当瞄准电磁铁通电后，稳定器中的角度陀螺仪便输出信号．该信号先由电子管放大器放大，再经过电液转换，最后通过动力缸带动火炮转动。

由于通过瞄准电磁铁的电流值是固定的，火炮转动角度的大小由瞄准电磁铁通电时间的长短来控制，即瞄准电磁铁通电的时间长，则火炮转动的角度大，反之则火炮转动的角度小，瞄准电磁铁通电时间的长短则由目标距离的远近和弹种等因素决定。

火炮转动到位后，弹道解算器的控制信号即自动切断。

③综合修正火炮射击距离与弹丸初速有关，而弹丸初速则受火炮发射时的装药温度‘环境气温和火炮内膛磨损程度以及风速，风向等因素的影响，本火控系统为简化结构和操作，采用了一组综合修正开关修正初速。

初速的修正最终表现为表尺的装定量，当各种影响因素使弹丸．初速增加时，射击弹着点就会偏高。

为保证命中目标，表尺的装定量应相应地减少，其办法是：通过综合修正开关，使弹道解算器控制炮长测距瞄准镜上的步进电机，减少其步数，以减少分划板移动的距离，表尺装定量也就小了。

反之，如各种影响因寨使弹丸初速下降，则射击弹蓍点偏低j为保证命中目标，此时就通过修正开关使步进电机增加步数，以加大分划板的移动距离，使表尺装定量加大．④杌械空回补偿如上所述，步进电机转动带动丝杠转动，’驱动分划板上、下移动。