降低火炮后坐力技术概述

的 ?50!动能教练弹%验证了火炮耳轴受力比常规方式减少了!3e+8!H,"美国在 未来战斗系统中的多功能火炮项目中%把软后坐技术作为其中一项关键技术%研制了软后坐技术样机" 南非:MBMD公司成功研制了结构紧凑的/38GG-/03GG软后坐装甲武器%安装于%@CMD^ )a战车上" 按照英国国防部的间接战场交战应用研究计划%英国国防评估与研究局在研究一系列适用于第二代 )超轻型火炮*或中期寿命改进型 )机动炮兵武器系统*的技术%目标是在射程不减的情况下将全炮质 量从!13HC减到约0105C%具体方法包括采用26倍口径轻质复合材料身管和软后坐系统" 从理论上讲%在相同后坐长度的条件下%采用前冲技术可使火炮的平均后坐阻力降至常规后坐火 炮平均后坐阻力的四分之一%而在实际应用中也可降到二分之一至三分之一的水平"前冲原理用于高 射速自动炮时也称为浮动原理%它可以提高其射击平稳性+/%0," ’64’ 万方数据 火炮发射与控制学报 0334年 #"$!超长和串联超长后坐技术 在火炮后坐能量一定的情况下!为了降低后坐力!从而降低全炮质量!最常用的途径是在满足总 体要求的前提下增加后坐长度"美国 ?/6H式/88GG榴弹炮和英国$),/88GG超轻型榴弹炮的最 大后坐长分别为/155HG和/12HG"串联超长后坐技术最早见于总体结构非常紧凑的意大利 ?84式 /38GG山地榴弹炮!该炮的后坐系统由两层摇架和两套反后坐装置组成"由于两套反后坐装置串联! 总后坐长为两层后坐长之和!从而大大缩短摇架导轨长!有效增加后坐长!减小后坐阻力"该炮最大 总后坐长为//33GG #第一层最大后坐长为233GG!第二层最大后坐长为H33GG$"串联超长后坐 系统由于第二层后坐的后坐部分比第一层后坐部分的质量增加了很多!所以减小后坐阻力的效果比单 纯增加后坐长度减小后坐阻力更显著" #"!!二维后坐技术 二维后坐火炮的后坐系统由两层相互成一定角度的后坐部分串联而成"火炮发射时!由炮身构成 的第一层后坐部分在炮膛合力和第一层反后坐装置力的作用下沿炮膛轴线后坐!同时!由组合摇架等 构成的第二层后坐部分在第一层反后坐装置力和第二层反后坐装置力的共同作用下沿与炮膛轴线成一 定角度的摇架导轨向后上方后坐"这两层运动的迭加构成了炮身相对于炮架的运动!炮身质心的运动 轨迹是一条在射面内的向上弯曲的曲线"炮身质心沿向上弯曲的曲线作加速运动时!会对炮架作用一 个向下的压力!该力抵消火炮由于质量不足而可能产生翻倒的趋势!故可以起到增加火炮射击稳定性 的作用"同时!两层相互串联的后坐运动可以实现超长后坐!大幅度降低后坐阻力" 需要说明的是!二维后坐是曲线后坐的一种!它克服了曲线导轨 %硬&式曲线后坐的缺点!同时 还能起到加大后坐长和减小后坐阻力的效果’6("曲线后坐技术是一种利用火炮后坐能量来提高稳定性 的技术!它不同于直线后坐之处在于火炮后坐部分是沿曲线轨迹而非直线运动的"与同口径直线后坐 火炮相比!在相同全炮质量)火线高和后坐长度情况下!采用曲线槽式平面运动曲线后坐系统射击稳 定性可以提高83e左右"其缺点包括*不能有效减小后坐阻力)在保证后坐稳定性的同时难以兼顾复 进稳定性)炮身加速转动所产生的惯性力矩加剧了火炮翻倒的可能等’/3(" #")!炮口制退器技术 炮口制退器通过控制后效期火药气体的流量分配与气流速度对炮身提供一个制退力!使炮膛合力 减小!从而减小火炮后坐动能和炮架的射击负荷"一般来说!现代火炮的炮口制退器可以吸收后坐能 量的!3e左右"高效)低危害)可控型炮口制退器是炮口制退器技术的发展方向" #"S!无后坐力技术和膨胀波减小后坐力技术!##" 无后坐力技术是利用射击过程中火药燃气后喷或向后抛射平衡体来抵消炮身后坐!使火炮达到基 本平衡"早在03世纪03年代!就有人提出了这种思想"第二次世界大战中!德国开始装备无后坐力 炮"随着弹药技术的发展!无后坐力炮在世界上得到广泛的装备和使用"膨胀波减小后坐力技术是无 后坐力技术概念的扩展"%膨胀波&或 %气体稀薄化原理&在火炮发射过程中!当炮弹通过炮膛时突然 打开炮尾!炮膛内的膛压急剧下降!稀薄化气体从打开的炮尾迅速排出!从而减小火炮后坐力"由于 炮口冲击波的扩散速度比声速快!而稀薄化气体的排放速度比声速慢!因此稀薄化气体向前推动弹丸 沿着身管向前运动相对较慢"由于弹丸通过三分之一炮膛时!膨胀波火炮内的气体才变稀薄!因此弹 丸炮口速度不会受到影响" #"T!电 #磁$流变技术 电 #磁$流变技术是一种运用电 #磁$流变效应降低火炮后坐力的新技术’/0("电 #磁$流变效应 是指特殊流体的流变性能 #表观粘度)剪切应力等$在施加外电 #磁$场以后!随着电 #磁$场场强 的变化而急剧变化!如果电 #磁$场强度足够高而剪切速率恒定时!流体能够固化为粘弹性类固体! 而这种变化是瞬时可逆的"这种液固瞬时的)可逆的)连续的快速反应!构成了一种以内移式为主的 力学控制新方式!极大地改善了传动系统的动态品质"上世纪末!美国陆军与通用电器公司签订了一 项/31H5亿美元的!应用电流变液反后坐装置后坐控制技术和轻型等栅格结构技术!研制将取代 美国陆军现役的直接火力支援武器+++?//6’/式/38GG牵引榴弹炮的先进技术轻型火炮系统"目 ,35, 万方数据 第!期 谈乐斌等!降低火炮后坐力技术概述 前已制成质量为2353Y>的.\/式22倍口径软后坐榴弹炮和质量为0863Y>的.\0式电流变软后坐 榴弹炮这两门试验样炮"通用动力武器系统公司也在研究一种使用磁流变液的主动后坐系统" 0!进一步研究降低后坐力技术的必要性 以上列举了降低后坐力的一些方法和途径#这些方法各有所长#如何将这些方法科学合理地运用 到实际的火炮设计中#需要解决一系列相关问题"例如#前冲后坐技术需要适应多种装药的变化#要 有专门的卡锁装置#迟发火$瞎火时需采取相应的安全措施#尤其要解决首发射击精度问题"通过系 统动态匹配$前冲机的合理设计等措施#解决前冲原理的技术难点#使前冲后坐技术在火炮设计中得 到广泛应用%炮口制退器种类多$结构复杂#理论分析计算结果往往与实验结果有较大偏差"对于尾 翼稳定弹丸必须综合考虑炮口制退器结构的相容性设计"有必要进一步研究抑制炮口制退器有害效应 影响的技术措施#优化设计出适用于火炮要求的高效低危害炮口制退器%膨胀波火炮红外目标特征太 明显#要求能精确控制火炮相关机构#需系统$全面地研究探索内弹道技术$火炮自动机技术等相关 技术%电 &磁’流变技术要进一步研究与探索流变液体的适应性 &粘性$安定性$悬浮性等’$流变液 体的本构关系$反后坐装置的结构模式及其控制技术$高频冲击载荷作用下电 &磁’流变液的动态特 性等#研究解决关键技术问题#使其成为一种火炮实用技术" 2!结束语 在火炮设计过程中#如何合理运用低后坐力技术#必须充分应用现代设计理论和方法#采用理论 研究$实验研究$虚拟设计$计算机仿真等多种途径进行系统研究#对各种降低后坐力的技术进行综 合分析与对比#提出相容性好的低后坐力技术应用方案#加以优化并不断完善#同时不断发展应用新 型实用技术#形成在一定条件下行之有效的方法" 参 考 文 献 (/) 张月林编L火炮反后坐装置设计 (?)L北京!国防工业出版社#/6H!!! 4#43 4!#006 028L (0) 高树滋#陈运生#张月林#等L火炮反后坐装置设计 (?)L北京!兵器工业出版社#/668!/0#8 5#42 45#2H/ 2H41 (2) ‘MMBAE &:’%7’’0/Q.QEKCMGK@BO .MAFB;D;>EQEGX;K=SGL:@DD@K#.g#QMXCMGTM<0333!4 H1 (!) +;D;BMD\<=@B%b@FBL.FMWSCS<=KYNF=DMG@J=G=]=B>A@X@T=D=CE (%)L$Q’f+QC<@CM>E%MKM@SB!CFM;=DL/3CF$LQ’B#CMKC=B>#@BOK=GSD@C=;B;W@BMJXM<=GMBC@D/38GG?28W=SB (%)L’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致 谢 审 稿 专 家 !按姓氏音节排列# &火炮发射与控制学报’0334年承蒙各位专家学者为本刊认真审阅稿件"&学报’编辑部特此向各 位审稿专家表示衷心的感谢"并预祝各位新年快乐"万事如意( 薄煜明!曹麟春!陈明俊!陈顺德!陈玉成!丁天宝!窦丽华!范跃华!顾国富!顾亮先 顾新南!韩!炎!韩崇伟!何永昌!霍永谋!康新中!李!硕!李!英!李才葆!李启明 李书信!梁景龙!梁俊宇!刘德才!刘怡昕!雒智林!庞国华!任国全!田福庆!王!静 王!珉!王宝元!王斌翊!王茂林!王升晨!王秀珍!王育维!王在森!魏孝达!温!波 吴慧中!吴小役!吴云龙!萧元星!徐!坚!杨福缘!姚养无!俞文博!郁永年!袁稳新 曾志银!张创民!张明安!张玉惠!赵通善!周大铮 !火炮发射与控制学报"编辑部 )05) 万方数据 降低火炮后坐力技术概述 作者： 谈乐斌， 侯保林， 陈卫民， TAN Le-bin， HOU Bao-lin， CHEN Wei-min 作者单位： 南京理工大学,机械工程学院,江苏,南京,210094 刊名： 火炮发射与控制学报 英文刊名： JOURNAL OF GUN LAUNCH & CONTROL 年，卷(期)： 2006(4) 被引用次数： 3次 参考文献(12条) 1.张月林 火炮反后坐装置设计 1984 2.高树滋.陈运生.张月林 火炮反后坐装置设计 1995 3.Kern LTG.Paul J Future combat systems 2000 4.Colonel Brian R Zahn The future combat system:Minimizing risk while maximizing capability 2000 5.Kathe E.Gast R A fire out of battery tank gun:theory and simulation 2002 6.Ronald Gast.Robert Durocher.Eric Kathe Design,testing,and simulation of an experimental 105 mm M35 fire out of battery direct fire gun 2003 7.Major David Scalscky Future direct support weapon system (FDSWS) 1999 8.Steve Krupski FCS multi-role armament and ammunition system 2001 9.何永.郑建国.高树滋 二维后坐火炮分析及摇架设计[期刊论文]-火炮发射与控制学报 2000(02) 10.高树滋.何永 一种轻型牵引火炮的新型后坐系统 1997(01) 11.Eric Kathe A new species of gun for the objective force 2002 12.David Carlson J Magnetorheological fluids-ready for real-time motion control 2001 引证文献(4条) 1.张景华.余英.康瑞霞 大口径轻型牵引火炮关键技术[期刊论文]-火炮发射与控制学报 2010(1) 2.支建庄.郑坚.狄长春.白文雅 惯性炮尾式膨胀波火炮膨胀波速度和行程计算仿真[期刊论文]-火炮发射与控制 学报 2009(1) 3.王永存.周霁.袁稳新.岳文龙 一种降低后坐力的火炮发射方法[期刊论文]-火炮发射与控制学报 2007(4) 4.余驰.张立群.李建仁 武装直升机炮塔系统的应用和发展[期刊论文]-四川兵工学报 2010(12) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_hpfsykzxb200604016.aspx