某特种机械系统若干关键技术的研究
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摘要
本文以军用多弹头步枪为研究对象,在查阅分析大量文献资料的基础上,结合环型弹和多弹头各自的优点,提出了多弹头环型弹的设计思想。环型弹具有一系列优异的性能特性,将环型弹推广应用于多弹头步枪后,依靠多弹丸形成的散布,可以提高弹丸的命中概率。
本文针对军用多弹头步枪的结构动作特点,在进行了适当的基本假设和简化的前提下,以经典内弹道学、外弹道学、武器气体动力学以及多自由度刚体动力学为理论基础,建立了军用多弹头步枪的三自由度数学模型。在此基础上,使用VB语言编制了具有一定通用性的多弹头步枪仿真和优化程序,可以比较准确地模拟多弹头环型弹丸的全弹道发射过程,较好地满足了辅助设计的要求。
本文对军用多弹头步枪射击时膛内压力、各机构运动以及外弹道特性等进行了仿真计算,对仿真结果进行了讨论和分析,找出了对军用多弹头步枪综合性能有较大影响的参数,并运用复合形法进行了优化设计,最终在一个具体算例中给出了几组优化结果,得到了一些有价值的参考数据,为多弹头步枪的设计与改进提供了理论依据。研究结果对研制更符合现代战争环境的新一代多弹头步枪有一定的指导作用。
This paper takes a certain military multiple warhead rifle as the research object. Based on the analysis of abundant information, a new design concept of the multiple ring warheads is proposed combining the advantages of ring warhead and multiple warheads. The ring warhead has a series of outstanding performances. Applying the ring warheads technology to multiple warhead rifle, the hit probability of the warheads is improved depending upon the dispersion formed by the multiple warheads.
Under the premise of some appropriate basic assumptions and simplifications concerning the construction performance of military multiple warhead rifle, a 3-D mathematical model of the military multiple warhead rifle has been set up based on the classical theories of internal and external ballistics, weapon aerodynamics and multi-degree rigid-body kinetics. On the basis of mathematic modeling, the general simulation and optimization program of multiple warhead rifle has been compiled by VB language, which can accurately simulate the whole trajectory launching procedure, and meet the demands of CAD better.
Simulation calculation on the performances of in-bore pressure, mechanism movement and external trajectory, during the shooting of the military multiple warhead rifle, is made. Having discussed and analyzed the simulation results, several parameters which greatly influence the general performance of the military multiple warhead rifle are found out. The design is optimized using compound method; and ultimately several groups of optimization results are given out in a specific example, which give some valuable referenced data and offer a theoretical foundation for the design and improvement of the multiple warhead rifle. The research results of this paper have certain valuable instruction functions for the development of new generation multiple warhead weapons that will adapt to the modern war environment better.
本文针对军用多弹头步枪的结构动作特点,在进行了适当的基本假设和简化的前提下,以经典内弹道学、外弹道学、武器气体动力学以及多自由度刚体动力学为理论基础,建立了军用多弹头步枪的三自由度数学模型。在此基础上,使用VB语言编制了具有一定通用性的多弹头步枪仿真和优化程序,可以比较准确地模拟多弹头环型弹丸的全弹道发射过程,较好地满足了辅助设计的要求。
本文对军用多弹头步枪射击时膛内压力、各机构运动以及外弹道特性等进行了仿真计算,对仿真结果进行了讨论和分析,找出了对军用多弹头步枪综合性能有较大影响的参数,并运用复合形法进行了优化设计,最终在一个具体算例中给出了几组优化结果,得到了一些有价值的参考数据,为多弹头步枪的设计与改进提供了理论依据。研究结果对研制更符合现代战争环境的新一代多弹头步枪有一定的指导作用。
This paper takes a certain military multiple warhead rifle as the research object. Based on the analysis of abundant information, a new design concept of the multiple ring warheads is proposed combining the advantages of ring warhead and multiple warheads. The ring warhead has a series of outstanding performances. Applying the ring warheads technology to multiple warhead rifle, the hit probability of the warheads is improved depending upon the dispersion formed by the multiple warheads.
Under the premise of some appropriate basic assumptions and simplifications concerning the construction performance of military multiple warhead rifle, a 3-D mathematical model of the military multiple warhead rifle has been set up based on the classical theories of internal and external ballistics, weapon aerodynamics and multi-degree rigid-body kinetics. On the basis of mathematic modeling, the general simulation and optimization program of multiple warhead rifle has been compiled by VB language, which can accurately simulate the whole trajectory launching procedure, and meet the demands of CAD better.
Simulation calculation on the performances of in-bore pressure, mechanism movement and external trajectory, during the shooting of the military multiple warhead rifle, is made. Having discussed and analyzed the simulation results, several parameters which greatly influence the general performance of the military multiple warhead rifle are found out. The design is optimized using compound method; and ultimately several groups of optimization results are given out in a specific example, which give some valuable referenced data and offer a theoretical foundation for the design and improvement of the multiple warhead rifle. The research results of this paper have certain valuable instruction functions for the development of new generation multiple warhead weapons that will adapt to the modern war environment better.
引文
[1]兵器工业部轻武器研究所.国外轻型步兵武器.北京:国防工业出版社,1983
[2]王雨时.西方国家的空心弹技术[J].弹箭技术,1996,9(3)
[3]王雨时.西方国家的空心弹技术(续)[J].弹箭技术,1996,9(4)
[4]孙自立.管退导气混合式武器动力分析.[博士论文].南京理工大学,1997
[5]戴成勋,靳天佑,朵英贤.自动武器设计新编.北京:国防工业出版社,1999
[6]甘高才.自动武器动力学.北京:兵器工业出版社,1990
[7]哈工大理论力学教研组.理论力学.北京:高等教育出版社,1997
[8]编写组.步兵自动武器及弹药设计手册.北京:国防工业出版社,1977
[9]王昌明,高乃同.自动武器弹道学.北京:国防工业出版社,1999
[10]闵杰,郭锡福.实用外弹道学.兵器工业部教材编审室,1986
[11]廖振强,王涛,余世海.武器气体动力学数值计算方法.北京:国防工业出版社,2005
[12]任登凤,谭俊杰,张军.非结构隐式方法在空心弹丸流场模拟中的应用.力学与实践,第28卷第5期,2006年10月
[13]高旭东,钱建平,王晓鸣,杜忠华.空心弹丸流场数值模拟与阻力特性.南京理工大学学报,第29卷第2期,2005年4月
[14]韩志军等.125mm坦克炮外弹道建模仿真.蚌埠坦克学院军事仿真室
[15]张翔.优化设计方法及编程.北京:中国农业大学出版社,2000
[16]陈屹,谢华.现代设计方法及其应用.北京:国防工业出版社,2004
[17]周璇.特种机械系统的动力学仿真与优化计算。[硕士论文].南京理工大学,2002
[18]郑宇.军用远射程霰弹步枪动力学仿真与优化设计.[硕士论文].南京理工大学,2005
[19]陆家鹏,谭兴良,雷志义.自动武器气体动力学.北京:兵器工业出版社,1991
[20]金志明.枪炮内弹道学.北京:北京理工大学出版社,2004
[21]鲍廷钰,邱文坚.内弹道学.北京:国防理工大学出版社,1995
[22]欧学炳,殷仁龙,王学颜.自动武器结构设计.北京:北京理工大学出版社,1995
[23]徐诚,王亚平.火炮与自动武器动力学.北京:北京理工大学出版社,2006
[24]胡健伟,汤怀民.微分方程数值方法.北京:科学出版社,1999
[25]编委会.12.7mm重机枪系统设计与实践.北京:国防工业出版社,1998
[26]朱蓉.89式12.7mm重机枪动力学仿真与优化设计.[硕士论文].南京理工大学,2006
[27]陈杨.95式班用机枪动力学分析及优化设计.[硕士论文].南京理工大学,2005
[28]王亚平.自动武器数值仿真技术及其应用.[博士论文].南京理工大学,2003
[29]王裕安,徐万和,薄玉成.自动武器构造.北京:兵器工业出版社,1991
[30]李伟如等.步兵武器设计原理.北京:兵器工业出版社,1991
[31]浦发.外弹道学.北京:国防工业出版社,1980
[32]朵英贤.兵器工业科学技术词典—轻武器.北京:国防工业出版社,1992
[33]程尔康,李德芬等.自动武器学(结构动力学分册).北京:国防工业出版社,1994
[34]尤国钊.自动武器设计.北京:兵器工业出版社,1978
[35]周亚明,殷仁龙,史瑞明.自动武器设计与研究.北京:兵器工业出版社,1997
[36]陈学东,常丹.Visual Basic 6.0程序设计教程.北京:清华大学出版社,2005
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[39]求是科技.Visual Basic 6.0程序设计与开发技术大全.北京:人民邮电出版社,2004
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[41]杜普伊(Pupuy,T.N.)著.武器和战争的演变.军事科学出版社,1985
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[43]普加契夫著.自动武器动力学原理.北京:国防工业出版社,1960
[44]王兴乐等编.轻武器射击手册.解放军出版社,1989.3
[45]于庆金,钱伯成主编.轻武器射击实用手册.解放军出版社,2000
[46]刘璞华主编.中国常规武器荟萃.北京:兵器工业出版社,1991.1
[47]于道文等编著.自动武器学.北京:国防工业出版社,1992.10
[48]靳天佑等编著.计算机辅助自动武器设计.北京:北京理工大学出版社,1995
[49]史瑞明编著.武器撞击动力学.北京:兵器工业出版社,1991.10
[50]徐培德,谭东风编著.武器系统分析.国防科技大学出版社,2001
[51]王宝元,李魁武编著.自动武器机构动力学.北京:国防工业出版社,2003
[52]上海科学技术出版社编.步枪射击知识.上海:上海科学技术出版社,1965
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