复合材料在身管火炮中的使用研究
复合材料在军事上的应用
精选ppt
4
树脂基复合材料成型的突出优势是良好的成形工艺性，比强 度和比模量都较高，密度低，具有突出的减震效果，抗腐蚀性 较强，热导率不高，性能可设计性强，便于整体成型以及综合 性能优异，在整个军工领域应用广泛。
精选ppt
5
树脂基复合材料在武器装备上的应用
枪械
火箭发射器与无坐力发射器 火炮
坦克与装甲车辆
精选ppt
2
树脂基复合材料简介
树脂基复合材料是以树脂材料为基体、高性能纤维为增强材 料，通过复合工艺制备而成，具有明显优于原组分材料的性能 的一类新材料。目前广泛应用的树脂包括热固性树脂和热塑性 树脂，增强纤维主要包括碳纤维、玻璃纤维、凯夫拉纤维、超 高分子量聚乙烯纤维等。
精选ppt
3
增强纤维简介
7. 舰船
树脂基复合材料自问世以来就一直在舰艇工业中发挥着重要作用。国内 外对其在海军舰艇上的应用非常重视。树脂基复合材料在海军舰艇上应用时 具有如下突出的优点:优良的力学性能，耐腐蚀(可耐酸、碱、海水侵蚀,水生 物也难以附生)，大幅减重，透波、透声性好,无磁性,介电性能优良，优良的 设计、施工性能，容易维护,维护费用远低于钢制舰艇和木制舰艇。例如， 玻璃钢因为无磁性且高强度，广泛用于制造扫雷艇和猎雷艇。
精选ppt
9
3.火炮
树脂基复合材料主要用于制造火炮身管、大架、摇架、热护套等部件，能 够进一步降低火炮质量，提高火炮的性能。德国豹Ⅱ主站坦克的坦克炮采用 两段玻璃钢热护套，防止火炮身管因受阳光或射击热量而出现身管弯曲，提 高命中率。
精选ppt
热护套
10
4.坦克与装甲车辆
坦克装甲车辆使用树脂基复合材料的主要目的是利用其密度低、比强度 高 、比模量高、耐腐蚀和制造成本低等优点，与装甲钢、高硬度陶瓷等材基复合材料 要比钢件减轻 60 %～ 70 %, 比铝合金减轻 30 %～ 50 %,且制造成本降低 20 %～ 30 %。
复合材料在汽车行业的应用研究
复合材料在汽车行业的应用研究在当今汽车工业的快速发展中，复合材料凭借其独特的性能优势，逐渐成为汽车制造领域的重要材料。
复合材料不仅能够减轻车辆重量、提高燃油效率，还能增强汽车的安全性和耐久性。
本文将对复合材料在汽车行业的应用进行深入研究。
一、复合材料的特点与分类复合材料是由两种或两种以上具有不同物理和化学性质的材料组合而成的一种多相固体材料。
其特点主要包括高强度、高刚度、低密度、良好的耐腐蚀性和抗疲劳性能等。
常见的复合材料在汽车行业的应用主要有纤维增强复合材料和聚合物基复合材料。
纤维增强复合材料如碳纤维增强复合材料（CFRP）和玻璃纤维增强复合材料（GFRP），具有优异的力学性能。
聚合物基复合材料则以其良好的成型性能和成本优势，在汽车内饰和非结构部件中得到广泛应用。
二、复合材料在汽车车身结构中的应用汽车车身是复合材料应用的重要领域之一。
采用复合材料制造车身结构，可以显著减轻车身重量，从而提高燃油经济性和降低尾气排放。
例如，一些高端汽车品牌已经开始使用碳纤维增强复合材料来制造车身框架和覆盖件。
碳纤维的高强度和低重量特性，使得汽车在保持结构强度的同时，大幅降低了整车重量。
此外，玻璃纤维增强复合材料也常用于车身部件的制造，如保险杠、车门和引擎盖等。
这些部件在碰撞时能够吸收能量，提高汽车的被动安全性。
三、复合材料在汽车动力系统中的应用在汽车动力系统中，复合材料也发挥着重要作用。
例如，复合材料可以用于制造发动机缸体、缸盖和曲轴等部件。
这些部件需要具备高强度、耐高温和良好的耐磨性，而复合材料的性能能够满足这些要求。
同时，复合材料还可以用于制造涡轮增压器叶片和排气管等部件。
由于其良好的耐热性和耐腐蚀性，能够延长部件的使用寿命，提高动力系统的可靠性。
四、复合材料在汽车内饰中的应用汽车内饰对于舒适性和美观性有着较高的要求，复合材料在这方面也有着出色的表现。
聚合物基复合材料可以制成各种形状和颜色的内饰部件，如仪表板、座椅靠背和中控台等。
火炮
早期的火炮主要是用青铜或铁等金属铸造而成,随着19世纪后半期转炉炼钢法的发明，火炮开始采用大型铸钢炮身。
不久之后，又制造出高强度的合金钢铸造身管，用于代替铸钢身管。
此外，在不增加重量的前提下采用高强度的身管材料制造出多层身管、自紧身管。
火炮对内膛的耐烧蚀性能、强度和韧性有极高的要求．这就对钢材的精炼提出超乎寻常的要求。
电渣重熔就是为了满足炮钢的精炼要求而诞生的一种精炼工艺，精炼过的特种钢再经过电渣重熔可以去掉钢材中残留的少量硫、磷等对火炮强度和韧性有害的元素．使钢的纯度更高，满足火炮身管的生产要求.火炮射击时,身管的工作环境极为恶劣。
火药燃气让这里的温度高达3000℃以上，高温不仅会严重烧蚀身管，而且可能引起身管变形：高膛压火炮炮膛内壁的压强高达500—700兆帕．身管必须要有足够的强度和韧性。
高温、高压、摩擦、腐蚀是火炮身管生产必须直面的四大难题。
身管膛孔的加工方法是先用一种配用超长钻头的大型钻床钻出一个孔：接着到镗床上将这个孔逐步镗削成型。
机械加工中一般将长径比大于10以上的孔加工称为深孔加工. 身管的自紧，即身管内表面受到超出材料屈服强度的压力，引起部分截面塑性变形，压力解除后，变形不能恢复原状。
此时身管内层有一个压缩预应力，而身管外层有一个拉伸预应力。
由于自紧，内层的压缩预应力可以阻止疲劳裂缝的扩大，增大疲劳寿命。
自紧处理中施加压力的方法包括：水压法、棒压法、气压法。
对于口径较大的炮管一般使用水压法。
利用超高水压机，甚至可以制成耐一万个标准大气压的超高压身管。
经过自紧处理的身管，其内外径再受到机械加工时，一部分应力被消除，随之产生膨胀、收缩。
对于现代火炮内膛的加工成型并不是加工过程的终结，为了提高火炮的耐磨性和抗腐蚀性。
火炮身管内膛还要进行镀铬工艺处理，这样可以有增加身管的使用寿命。
火炮生产的新工艺目前，除了传统的机械加工方法外，也有一些更加先进的身管加工工艺。
如电解加工和真空等离子喷涂沉积法等。
特种材料之火炮
特种材料之火炮身管加工一、概述：火炮身管最基本的作用就是在一定的速度下将弹丸发射到指定的地点，因此身管是包含有弹丸和发射药的火炮?弹药系统的一部分。
身管内部由膛线部分和药室两部分组成。
火炮根据身管有无膛线可分为两种，一种内有膛线，可以使弹丸旋转以稳定弹丸飞行姿势，即线膛炮；另一种没有膛线，即滑膛炮。
另外，承受发射时产生的高压的主体构造有以下几种：单纯的单层身管构造、为了增大炮管强度而进行自紧处理的单层身管构造、多层身管构造二. 炮管材料早期火炮身管是将细铁棒束成圆筒形，并在外圈套上铁箍而成。
经历了青铜、铸铁、黄铜等铸成的单层炮管时代后，随着19世纪后半期转炉炼钢法的发明，火炮开始采用大型铸钢炮身。
不久之后，又制造出高强度的合金钢铸造身管，用于代替铸钢身管。
此外，在不增加重量的前提下采用高强度的身管材料制造出多层身管、自紧身管。
但是，在简单使用高强度材料的时候，射击会使产生的裂缝迅速增大，只发射少数炮弹就能使身管报废，火炮寿命相当短。
因为钢铁强度增大的同时，延展性和韧性降低，使火炮身管变脆。
为了防止延展性和韧性降低，增大其强度，不但要改进合金成分，还要减少不纯物质和非金属杂质的含量，人们开始采用真空冶炼和电渣重熔技术来改良炼钢法。
同时，改进热处理工艺，制造出强度高而且延展性、韧性极佳的身管材料。
现代战争要求火炮具有高初速、高射速，因而要求炮管材料向高强度、高韧性、耐烧蚀、耐磨损方面发展。
主要采用自紧、真空处理、重熔精炼等工艺来提高炮管的性能。
90年代以来，美国一直在研究应用复合材料和耐热材料来改善炮管的性能。
国外复合材料在火炮上的应用研究近年来.美、德、英、法、俄罗斯等国家的火炮轻量化研究己列为重l从科研项日.其日标是在确保不降低战技性能的前提下力求使火炮实现轻量化.这也是提高作战部队、尤其是轻型部队和快速反应部队战略战术机动性的主要途径。
在这项研究中.高强度纤维及树脂基复合材料发挥了重要作用。
其应用部位为火炮身管、炮管热护套、摇架、牵引杆以及其他部件.如仪表备附件、电绝缘件、防盾板、紧塞垫等。
复合材料身管强迫响应分析
构 刚度 ， 了兼 顾复 合材 料身 管结 构刚度 及强度 ， 为 采 用 三层 复合 方 式 ， 即环 向铺 层 、± 铺 层 和 轴 向铺 层， 金属 内衬 和各 复合材 料层 的厚 度 分别 为 ｄ ， ： ｄ， ｄ和 ｄ ， 复合 材料 层 的铺层顺 序 为 ９ 。 【 ０ 。 ０ ／±ｏ ／ 。 。
中 图分 类 号 ： Ｊ０ ． ； Ｊ０ Ｔ３ ３ １ Ｔ３４ 文 献标 识码 ：Ａ 文章 编 号 ：１０ ０９ （０ ９ ０ ０ １ ０ ０ ３— ９ ９ ２０ ）６— ０ ６— ４
火 炮在发 射过程 中 ， 身管 的受力 状态 非常 复杂 ，
包括 弹丸在膛 内运动 对 身 管 内壁 的碰 撞 、 药气 体 火 对膛底 的压 力 、 驻退 复 进 机 力 以及 身 管 重 力等 。在 整个受 力过程 中 ， 射击 精 度 影 响最 大 的主 要是 内 对 弹道 时期 ， 一般认 为 ， 这 个 极 短 的时 间 内 ， 起 身 在 引 管 的振 动 主要 因素 为弹 丸对 身管 的作用 。对 于火炮 身管 的振动 特性 的研 究 现 状 ， 阳光 耀 等 人 … 作 了 欧 详细 的评述 ， 指 出 了一 些 研 究 方 向 ； 沐 和 郭 锡 并 姜
参见文 献 ［ ］ ３ 。金 属材 料 和 复合 材 料 的物 理 特性 参 数 和材 料强 度特性 参数 见 表 １ 。金 属材 料 和 复合 材
料 的强 度 破坏 准则 分 别 采 用 第 四强 度 理 论 和二 次 蔡 一 强度破 坏 准则 来 确定 。 吴
复合材 料层 。由纤 维增 强 复 合 材料 特 性 可 知 ， 向 环
１ ６
某新型发射药在身管附加装药中的应用研究
型高 能发射 药 ， 过密 闭爆 发器及 内弹道实 验研究 ， 通 表
１ 引 言
常规身管 （ 、 ） 枪 炮 武器 弹丸初 速 的提 高 ， 武器 发 是
展 的重要 方向之一。高初速火炮 可以增大火 炮 的射 程 ，
明采用该 试 验装置 及 新 型发 射 药 ， 够 明显 地提 高 示 能
收 稿 日期 ： ０ ９０ － ０ ２ ０ － ６ １ ；修 回 日期 ： ０ ９ ０ － ６ ２ ０ －９ １
图 １ 身 管 附 加 装 药 结 构 图 １ 主药 室 ， 一 弹 丸 ， 一 附 药 室 ， 一 炮 管 一 ２ ３ ４
Ｆｇ １ Ｓ ｅ ｃ ｆ ａ ｒ ｌ ｄ ｔ ｎ ｌ ｈ ｒ ｅ ｉ ． ｋ ｔ ｈ ｏ ｂ ｒ ｄｉｏ ａ ａ ｇ ａ ｅ ａ ｉ ｃ １ ｍ ａｎｃ ａ 一 ｉ ｈ ｍｂ ｒ ２ ｌ － ａ ｉ ｏ ａ ｈ ｍｂ ｒ ｅ， 一 ，３ ｄｄｔ ｎ ｌ ａ ｉ ｃ ｅ
１２ ９
张 江 波 ， 雁 ，张 玉成 ，蒋 树 君 ， 斌 ，王锋 杨 余
文章 编 号 ： ０ ６ ９ ４ （ ０ ０ ０ 一 １ ２ ０ １ ０ —９ １ ２ １ ） ２ Ｏ －４ ９
某新 型发射 药在 身管 附加 装药 中的应 用研 究
张江波， 雁， 杨 张玉成， 蒋树君， 斌， 锋 余 王
４一 ｇｕｎ ａｒｅｌ ｂ ｒ
身 管 附加装 药通 过 对炮 膛 内补 充 能量 ， 时 增 加 适
火 药燃 气膨胀 所完 成 的机械 功来提 高炮 口初 速 。由经
基 金 项 目 ： 装 预 研 项 目资 助 （ ．９ ４ Ｃ ５ ２ １ ８ １ 总 Ｎｏ １ ０ ３ ０ ０ ０ ０ ） 作 者 简 介 ： 江 波 （ ８ 张 １ ２一） 男 ， 士 ， 事 发 射 药 技 术 研 究 。 ９ ， 硕 从 ｅｍａｌ ｈ ｎ ｊ ｎ ｂ ｌ ８ ＠ １ ３ ｃ ｍ － ｉ ：ｚ ａ ｇｉ ｇ ｏ １ ．ｏ ａ ９ ６
某大口径火炮身管坡膛结构优化设计
第４２卷第４期２０２１年１２月火炮发射与控制学报ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＧＵＮＬＡＵＮＣＨ＆ＣＯＮＴＲＯＬＶｏｌ ４２Ｎｏ ４Ｄｅｃ ２０２１ＤＯＩ：１０．１９３２３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３ ６５２４．２０２１．０４．０１４某大口径火炮身管坡膛结构优化设计张鑫１，于存贵１，牛志鹏２，梁林２，邹利波１（１ 南京理工大学机械工程学院，江苏南京 ２１００９４；２ 中国船舶重工集团公司第七一三研究所，河南郑州 ４５００１５）摘 要：以某大口径火炮为研究对象，应用有限元数值仿真技术建立挤进过程弹炮耦合模型，对挤进过程能量转化与耗散规律进行了研究。
通过Ｆｏｒｔｒａｎ二次开发结合ＡＢＡＱＵＳ／Ｅｘｐｌｉｃｉｔ模块，计算得到摩擦耗散功率与塑性变形功率，通过对不同坡膛锥度的挤进模型进行数值仿真，获得耗散功率随坡膛锥度变化的规律，以摩擦耗散功率和塑性变形功率最大值为优化目标，以坡膛锥度为优化变量，采用线性加权法建立坡膛结构评价函数，利用多岛遗传算法求得最优值。
通过对比分析对优化结果进行验证，结果表明：优化后的坡膛结构使得挤进过程摩擦耗散功率最大值与塑性变形功率最大值分别减小了６ １％和１９ ０％。
关键词：坡膛；弹炮耦合；Ｆｏｒｔｒａｎ二次开发；耗散功率；加权优化中图分类号：ＴＪ３０３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７３６５２４（２０２１）０４００７４０７收稿日期：２０２０１１２６作者简介：张鑫（１９９５—），男，硕士研究生，主要从事火炮发射理论与技术研究。
通信作者：于存贵（１９６５—），男，博士，教授，主要从事火箭导弹发射系统总体及仿真技术研究。
ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎＤｅｓｉｇｎｏｆＣｈａｍｂｅｒＳｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆａＬａｒｇｅ ＣａｌｉｂｅｒＧｕｎＢａｒｒｅｌＺＨＡＮＧＸｉｎ１，ＹＵＣｕｎｇｕｉ１，ＮＩＵＺｈｉｐｅｎｇ２，ＬＩＡＮＧｌｉｎ２，ＺＯＵＬｉｂｏ１（１ ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９４，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ；２ ７１３ｔｈＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｈｉｎａＳｈｉｐｂｕｉｌｄｉｎｇＩｎｄｕｓｔｒｙＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５００１５，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇａｌａｒｇｅ ｃａｌｉｂｅｒｇｕｎａｓｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｂｊｅｃｔ，ｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔｉｌｅ ｂａｒｒｅｌｃｏｕｐｌｉｎｇｍｏｄｅｌｉｎｔｈｅｓｑｕｅｅｚｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ｗｉｔｈｔｈｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎａｎｄｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｌａｗｏｆｔｈｅｓｑｕｅｅｚｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｓｔｕｄｉｅｄ．ＴｈｅｆｒｉｃｔｉｏｎａｌｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｐｏｗｅｒａｎｄｐｌａｓｔｉｃｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｏｗｅｒａｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅＦｏｒｔｒａｎｓｅｃｏｎｄａｒｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｃｏｍ ｂｉｎｅｄｗｉｔｈＡＢＡＱＵＳ／Ｅｘｐｌｉｃｉｔｍｏｄｕｌｅ，ａｎｄｔｈｅｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｐｏｗｅｒｃｈａｎｇｅｓｗｉｔｈｔｈｅｂｅｖｅｌｂｏｒｅｔａｐｅｒｂｙｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｑｕｅｅｚｉｎｇｍｏｄｅｌｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂｅｖｅｌｂｏｒｅｔａｐｅｒｓ，ｗｉｔｈｍａｘｉｍｕｍｐｏｗｅｒｄｉｓ ｓｉｐａｔｉｏｎｐｏｗｅｒｏｆｆｒｉｃｔｉｏｎａｎｄｐｌａｓｔｉｃｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｓｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｇｏａｌ，ｗｉｔｈｓｌｏｐｅｔａｐｅｒｂｏｒｅａｓｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｖａｒｉａｂｌｅｓ，ｕｓｉｎｇｔｈｅｌｉｎｅａｒｗｅｉｇｈｔｅｄｍｅｔｈｏｄｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈｔｈｅｃｈａｍｂｅｒｓｌｏｐｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｖａｌｕｅｉｓｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｍｕｌｔｉ ｉｓｌａｎｄｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｔｈｒｏｕｇｈｃｏｍｐａｒａ ｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｖｅｒｉｆｉｅｄ，ｗｈｉｃｈｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｂｅｖｅｌｂｏｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｒｅｄｕｃｅｓｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｆｒｉｃｔｉｏｎａｌｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｐｏｗｅｒａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｐｌａｓｔｉｃｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｏｗｅｒｏｆｔｈｅｓｑｕｅｅｚｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｂｙ６ １％ａｎｄ１９ ０％．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂｅｖｅｌｂｏｒｅ；ｐｒｏｊｅｃｔｉｌｅ ｂａｒｒｅｌｃｏｕｐｌｉｎｇ；Ｆｏｒｔｒａｎｓｅｃｏｎｄａｒｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ；ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｐｏｗｅｒ；ｗｅｉｇｈｔｅｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ身管内膛烧蚀磨损主要集中在坡膛和膛线起始部［１］，弹带挤进膛线时期，身管坡膛部分承受弹带巨大的挤压力与剪切力，弹带发生弹塑性变形，整个大变形过程持续到弹带挤进全深膛线后基本结束。
国内外火炮身管延寿技术研究进展
磨损现象愈来愈严重 （ １ ， 图 ） 已成为降低火炮弹道
性 能 、 致身管 报废 的重 要 因素 。 导
目前装备的制式火炮 虽然采用 了低爆 温发射 药、 发射药内添加缓蚀剂、 改善弹带或炮膛结构、 采 用短衬管 及 内膛镀 铬 等 技 术措 施， 使火 炮 身 管 寿命
ｗａ ｒ ｐ ｓ ｄ ｓｐ ｏ ｏｅ ．
Ｋ ｙｗｏ ｄ ： ｍａ ｕａ ｔ ｒ ｇ ｐ ｏ ｅｓａ ｄ ｅ ｕｐ ｅ ｔ ｕ ａ ｒｌｌ ｅ ｌｓｒ ｈ ａ ｒａｍｅ ｔ ｏ ｏ ｉ ｅ ｒｓ ｎ ｆｃｕ ｉ ｒｃ ｓ ｎ ｑ ｉｍ ｎ ；ｇ ｎ ｂ ｒｅ ｉ ； ａｅ ｅ ｔｔｅ ｔ ｎ ；ｃ ｍｐ ｓ ｅ ｎ ｆ ｔ ｇ ｎ ｂ ｒｅ ；ｃ ａ ｕ ａｒｌ ｏ ｔ
摘要 ： 火炮身管的烧蚀磨损一直是降低火炮寿命、 制约火炮发展的一个难题。从提 高身管抗
烧蚀性能的角度 出发，归纳总结 了近几十年来国内外火炮身 管延寿 的各种技术： 身管 内膛激光热 处理技术、 复合身管制造技术及身管内膛涂层制备技术。并在分析 火炮身管的结构特点和 工作特 点 的基础上 ， 定 了一种 比较 理想 的身 管延寿 技 术。 确
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｔｈ ｒｓｏ ｎ ａ ｆ ｕ ａ ｒｌ ａ ｅ ｕ ｅｔ ｅｇ ｎｂ ｒｅ ｒ ｓｏ ｆ ｎ ｅ ｔｉｔ ｈ ｕ ｅｅ ｏ ｉｎａ ｄｗｅ ｒｏ ｎ ｂ ｒｅ ｎ ｒｄ ｃ ｈ ｕ ａ ｒｌ ｏ ｉｎｌ ｅａ ｄｒｓｒｃ ｅｇ ｎ ｇ ｃ ｅ ｉ ｔ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ．Ｔｈ ｅ ｔｃ ｎ ｌｇｅ ｏｅ ｔｎ ｈ ｒ ｓ ｎ ｌ ｅｏ ｕ ａ ｒｌ ｒ ｕ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｅｎ ｗ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓｔ ｘ ｅ ｄ ｔ ｅｅｏ ｉ ｉ ｆｇ ｎ ｂ ｒｅ ａｅｓ ｍｍａ ｉ ｄｉ ｈｓｐ — ｏ ｆ ｒ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｚ ｐ ｒｉｃｕ ｉｇｌｓ ｒｈ ａ ｒａｉｇ ｏ ｈ ｎ ｅ ａ ｅｏ ｕ ａ ｒｌ ｅ ｎ ｌｄｎ ａ ｅ ｅ ｔｔｅ ｔ ｆ ｅｉｎ ｒｆｃ ｆｇ ｎ ｂ ｒｅ，ｍａ ｕ ａｔ ｒｎ ｆｃ ｍｐ ｓｔ ｕ ａｒｌ ｎ ｔ ｎ ｆｃｕ ｉｇ ｏ ｏ ｏ ｉ ｇ ｎ ｂ ｒｅ ｅ
延长火炮身管寿命之分析
速偏差量 的精确 修正 ，为提高火炮首发命 中率 和首群 覆盖率创
造 了重 要 条 件 。
寿命应理解 为在最大允许的射速条件下射击 时 ，炮 身及各零部 件在其 丧失功能前射击的全装药的弹数 。火炮是 个非常复杂的
１ 身管 内膛烧 蚀磨 损
火炮 发射时 ， 内膛受 到高温 、 高压火 药气体 的烧蚀 、 冲刷和
第２ 期
收 稿 日期 ：０ ９ ｌ ５ ２ ０ —１—ｌ
延 长火炮 身管寿命之 分析
魏 东
（ 太原 理 ＿大 学 机 械 工 程 学 院 ， 两 太 原 ，３ ０ ４ Ｔ 山 ００２ ） 摘 要 ： 析 了影 响 炮 膛 烧 蚀 磨 损 的 主要 因素 ， 出合 理 选 择 火 药 种 类 、 入 缓 蚀 剂 、 分 指 加
顶 下 某 一 深 度 处 桩 侧 摩 阻 力 为 零 ，此 截 面 桩 和 桩 问土 没 有 相对
（ 本文部分 参考文献 著 录项 目不全被删除 ） （ 责任编辑 ： 邱娅男 ） 第一作者 简介 ： 梁仁 旺 ， ，９ ２年 １ 男 １６ 月生 ，０ ０年毕 业于 ２０ 太原理 工大学 （ 博士 ）教授 ， ， 太原理 丁大 学建筑 与土 木＿ Ｔ程学
科技情报开发 与经济
文 章编 号 ： ０ ５ ６ ３ （ ０ ０）２ ０ ７ － ３ １０ — ０ ３ ２ １ ０ － １ ３ ０
Ｓ Ｉ Ｃ Ｎ Ｏ ＭＡ Ｉ Ｅ Ｅ Ｏ ＭＥ Ｔ＆ Ｅ ＯＮ ＭＹ Ｃ 一 Ｅ Ｈ Ｉ Ｆ Ｒ ＴＯＮ Ｄ Ｖ Ｌ Ｐ Ｎ Ｆ Ｃ Ｏ
２１ ０ ０年
第２ ０卷
形 的资料来看 曲线变化合乎规律 ， 试验正常 ， 可为进一步研究提
供 依据 。 参 考 文 献 冈 ３ 静 压 桩 侧 摩 阻 力 范 围 内 桩 问 土 的位 移 要 大 于 桩 的位 移 ，桩 问 土对 桩 产 生 向 下 的
关于延长火炮身管寿命的研究
火炮在射击的时候，其身管在高速运动的炮弹以及高压、高温的火药气体摩擦下，内膛尺寸、形状都会发生改变，从而导致火炮的性能大大下降，当其性能下降一定程度，即会终止身管的寿命。因为终止身管寿命的方式有很多，比如：炸膛、连续瞎火以及弹丸早炸等因素，所以，很多关于这方面的专家重点研究了身管寿命的问题，并建立了身管寿命在不同角度以及不同条件下的定义。
3、提高身管寿命的几种措施
烧蚀磨损和金属疲劳是决定身管寿命的两大因素。目前，在炮钢的冶炼中采用的电渣精炼技术，基本上解决了身管由高膛压和减轻质量要求造成的疲劳寿命低的问题。相比之下，身管烧蚀磨损成为火炮身管寿命的主要制约因素。因此，提高身管寿命
的重点是研究解决烧蚀磨损问题。
（1）研制低爆温的火药并使用粒状代替管状发射药。用低火焰温度的发射药传热速率将会降低，也将会导致较低的烧蚀速率；同时粒状药在燃烧时随火药气体一起运动，使火药气体的热量分布均匀，膛线的起始部烧蚀不太严重［3-4］。
（2）镀耐烧蚀金属。通过物理或化学方法在炮膛内表面涂覆一层高溶点、高硬度、高韧性的金属或利用另外元素的渗入来改变金属表面的化学成分以实现表面强化形成耐磨层、抗蚀层等，这是提高身管寿命的重要措施。常用的方法为电镀和化学镀，其中镀铬工艺已普遍应用。铬金属是一种优秀的耐烧蚀料，与炮钢相比铬不仅能抵抗火药燃气的化学作用，而且因相对的高熔点而具有相当的热阻抗，并且化学惰性好，因而可有效减少身管内膛的磨损和烧蚀。
（2）火药气体的Βιβλιοθήκη 械作用。在高温、高压、高速火药气体及弹丸的作用下，对炮膛烧蚀层的冲刷使身管内膛直径不断增大是加速炮膛烧蚀的重要因素。由于它们的速度很快，对膛壁的机械磨损也很大。燃气的高压使内膛膨胀，从而使内膛表面产生龟裂。
（3）火药气体的热作用。剧烈的热作用使炮膛表面极薄的一层金属熔化，这层材料可能被火药气流和弹带带走。火药气体的爆热越大，炮膛烧蚀越严重。火药气体对膛壁的热作用使炮膛表面升温是引起烧蚀磨损的一个重要因素，对身管的寿命有着重要的影响。
射击过程中热影响及身管热控制措施综述
射击过程中热影响及身管热控制措施综述在射击过程中，热是一种极为重要的机械性能影响因素，它可以影响枪膛内气流速度，使得子弹出口速度改变以及射击精度变低，因此，研究射击过程中热影响及其对枪膛热控制的措施，对于研究枪膛性能、提高枪管射击表现及提升精度至关重要。
本文就射击过程中热影响及身管热控制措施进行综述。
第一，本文从理论上解释了射击过程中热的影响机理。
在射击过程中，因子弹受热带来的热影响，会使子弹在枪膛内发生直线和旋转运动，这会改变枪膛热场结构，产生局部高温，不仅会改变枪膛内气流状态，使得子弹出口速度发生改变，还会影响枪膛受力平衡，使射击精度变低。
第二，本文介绍了枪膛热控制的技术措施，包括：1）枪膛内添加降温液；2）枪膛结构优化，如减少热传导系数，增加枪膛壁厚度以及对热源的有效控制；3）采用新型涂层及复合材料，提高枪膛表面反射率和抗热阻力；4）改进燃烧室结构；5）提高枪膛内气流速度；6）采用气体冷却技术；7）采用传热转移材料。
第三，本文还介绍了枪膛防热保护技术，主要有两种：一种是采用铝和其他导热性低的金属材料进行隔热保护，有效地降低枪膛内局部温度；另一种是采用外部冷却技术，如冷风机等，进行冷却，从而减轻枪膛的热负荷，降低枪膛的温度。
总之，热在射击过程中是一种极为重要的机械性能影响因素，因此，对于枪膛热控制问题，我们应该采取有效技术措施，以减少枪膛
受热的影响，提高枪膛性能，提升射击精度。
火炮身管寿命研究
火炮身管寿命研究蒋泽一;李强;薄玉成【摘要】身管是火炮自动武器的重要部件，身管损伤严重影响身管寿命，导致火炮内弹道性能降低，射击精度下降，制约着武器效能的发挥。
深入研究身管寿命问题，分析了影响身管寿命的各种因素，归纳总结出身管延寿的主要措施，为身管的设计和使用提供参考。
%The barrel is the key part of gun and automatic weapon , the damage of gun barrel will impact the gun barrel's life seriously ,lead to the decrease of interior ballistics precision ,restrict the effectiveness of weapon .The paper investigated the life problem ofbarrel ,analyzed the reasons for barrel damages ,and summarized the measures to extend the gun barrel's life .The study may provide reference for the design and usage of gun barrel .【期刊名称】《机械工程与自动化》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】2页(P221-222)【关键词】火炮;身管寿命;研究【作者】蒋泽一;李强;薄玉成【作者单位】中北大学机电工程学院，山西太原030051;中北大学机电工程学院，山西太原 030051;中北大学机电工程学院，山西太原 030051【正文语种】中文【中图分类】TJ303+.10 引言身管是火炮的重要部件之一，其使用状况直接影响武器的运用效果和人机功效。
身管寿命是火炮自动武器的一个重要的评判指标。
某火炮多发连续射击身管传热计算分析
某火炮多发连续射击身管传热计算分析朱文芳;王育维;魏建国;黄凯【摘要】利用一维两相流内弹道模型及一维圆管热传导模型,描述了某榴弹炮多发连续射击过程中的身管传热过程.在分析火炮单发射击过程中身管内、外壁温度变化的基础上,通过连续仿真得到了持续射击10发过程中身管内、外壁不同位置处的温度变化规律以及每发射击完成后身管内、外壁温度沿轴向的分布情况.计算结果为分析火炮身管传热过程及发射装药安全性提供参考.【期刊名称】《火炮发射与控制学报》【年(卷),期】2010(000)002【总页数】5页(P74-78)【关键词】工程热物理;传热;内弹道;连续射击【作者】朱文芳;王育维;魏建国;黄凯【作者单位】西北机电工程研究所,陕西,咸阳,712099;西北机电工程研究所,陕西,咸阳,712099;西北机电工程研究所,陕西,咸阳,712099;西北机电工程研究所,陕西,咸阳,712099【正文语种】中文【中图分类】TJ102增加威力和提高射速是现代战场对身管武器的要求,由此带来的是对身管更大的机械强度作用和更强的热作用,而这些都对火炮身管的寿命带来不利影响,从而影响火炮的威力和整体效能。
在火炮连续发射过程中,身管受到温度高达 2 500～3 200℃的火药燃气的强瞬态周期性热冲击,同时,这种热冲击还具有沿身管轴向分布不均匀的特点[1]。
身管烧蚀磨损机理的研究表明[2],在造成身管内壁破坏的众多因素中,热作用是主导因素之一。
速射武器在持续射击过程中,身管不断接受高温火药气体的反复热冲击,会出现身管内膛的烧蚀现象,从而降低武器性能。
另一方面,在高射速条件下,身管药室内膛表面温度不断升高,在弹药装填入膛后,与之接触的内膛表面温度有时可以达到或超过发射药的着火温度,这时对弹药的安全性造成严重影响[3-4]。
有关文献[5]利用所建立的两相流内弹道模型及身管传热模型,得出了身管外壁温度的计算结果,并与实验结果进行对比,具有较好的一致性,说明此计算模型具有一定的准确性。
火炮身管标准
火炮身管标准火炮身管是火炮系统中的重要组成部分，直接影响到火炮的质量、性能和使用寿命。
身管的设计、制造和质检一直以来都是火炮研发的重点和难点之一。
本文将详细介绍火炮身管的标准，并探讨其对火炮性能的影响。
一、火炮身管标准的背景火炮作为一种重要的军事装备，其功能主要是发射炮弹，对目标进行攻击。
而炮弹的速度、精度和射程等方面的性能，直接依赖于火炮身管的质量。
良好的身管设计和制造标准，能够保证火炮的射击精度和可靠性，提高其作战效能。
二、火炮身管的设计标准1.材料选择火炮身管的材料应具备高强度、高韧性、良好的耐热性和抗疲劳性能。
典型的材料有合金钢、不锈钢和钛合金等。
在选择材料时，还应考虑到生产工艺、成本以及对环境的适应性。
2.结构设计火炮身管一般采用钢管形式，内外壁贴有保护层。
内壁防止腐蚀和磨损，外壁防止高温烧蚀。
身管结构设计应符合火炮的使用要求和弹药装填方式。
同时，还需兼顾重量、均衡性和抗震能力等方面的考虑。
3.内部表面处理为了提高火炮身管的耐热性和抗磨损性能，一般会对内部表面进行处理。
常见的方法有镀铬、熔渗和光洁处理等。
这些处理方式能够有效地降低身管内部的摩擦阻力，提高炮弹的发射速度和射击精度。
三、火炮身管的制造标准1.制造工艺火炮身管的制造工艺包括炼钢、热处理、挤压和加工等多个环节。
炼钢过程中需要控制钢的成分和纯度，以保证身管的质量。
热处理过程中，通过控制加热温度和冷却速度，使得身管的组织达到理想的状态。
挤压和加工过程需要保证身管的几何尺寸和表面质量。
2.检测方法火炮身管的制造过程需要进行严格的质检，以保证其达到设计标准。
常用的检测方法有金相分析、磁粉探伤、超声波检测和压力试验等。
这些方法能够有效地检测身管的材料和结构的缺陷，如裂纹、气孔和夹杂等。
四、火炮身管标准对火炮性能的影响火炮身管的质量和性能直接影响到火炮的精度、射程和可靠性。
良好的身管设计和制造标准能够降低火炮的射击误差，提高其打击精度。
同时，通过精确的尺寸控制和表面处理，能够提高炮弹的速度和穿透能力。
火炮身管无损检测方法
火炮身管无损检测方法高望;张金;王瑾珏【摘要】To prolong the life-span of gun barrels and further improve the firing accuracy,this paper explores defect testing technologies of gun barrels. By comparing different testing methods of barrels and discussing their weaknesses,strengths and the prospects,It is concluded that phase-controlled ultrasonic guided wave testing is predominant among these testing technologies,which can be practically applied into armies to improve their combat skills.%为了延长火炮身管寿命，进一步提高射击精度。
研究火炮身管缺陷检测技术，结合身管不同的损伤类型，通过比较不同的身管检测方法，讨论它们的优缺点和发展前景，并得出相控聚焦超声导波检测新技术的优越性，应用在火炮身管检测中，可占据优势地位，使其可以更好地投入到军队的实际应用中，提高作战效能。
【期刊名称】《火力与指挥控制》【年(卷),期】2015(000)007【总页数】5页(P16-19,23)【关键词】火炮身管;检测方法;相控聚焦;超声导波【作者】高望;张金;王瑾珏【作者单位】解放军陆军军官学院，合肥 230031;解放军陆军军官学院，合肥230031;解放军陆军军官学院，合肥 230031【正文语种】中文【中图分类】TJ306.+1;TG115.28目前，火炮作为现代战争常规武器的一部分，发挥着不可替代的作用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
卜——— —— ———————
图 １ 复合材料 圆筒结构
Ｆｉ ｎ ｇ ｒ ｔｏ ｆｃ ｍ ｐ ｓｔ ａ ｒ ｌ ｇ １Ｃｏ ｆ ｕ ａｉ ｎ ｏ ｏ ｉ ｏ ｉｅｂ ｒｅ
助
能
尘 辛
料
２０ 年增刊 （８ 卷 ０７ ３）
径 向的变化 规律 ，Ｔ ０ ３０与 ｓ ２的体积混 杂 比例 ： ｓ Ｖ
分 别 为 ５： ，４： ，２： ， １： ０ １ ３ ４和 ０： 。 从 图 ４中 可 ５
表 １ 混合结构 所能承受的最大 Ｐ Ｐ Ｆ Ｖ
混
：０ ４ ：１
以看 出，与纯 Ｔ ０ ３ ０制成 的圆筒相 比， 当存在 一定 的混 杂后复合材料 圆筒沿径 向强度 的变 化趋 向均 匀， 明材 表 料能趋于充 分利用 。
的有效使 用， 出了基 于厚度 和 角度优 化 的方 式较 为有 得
效 的结 论 。
３ 材料 的有效使用
强度 比 定义 为圆筒所用材 料 的最大 许用应力与 其所 承受 的实际应力之 比， 复合材料 圆筒第 七层的强 记 度 比为 风 ，且 Ｒ＝ｍｉｋ ｋ 当 ＝１时圆筒发生第一层 ｎＲ ：
３炮兵学 院 南京分 院研 究生队 ，江 苏 南京 ２ １３ ） ． １１ ２
摘
要 ：复合材料在各种 武器装备 中得到 了越来越广泛
假定 １ 轴为单 向纤维的纵 向，２轴 为其横 向，则缠 绕 角 ａ为 １ 轴和 ｚ轴 的夹 角 。 定圆筒是 由一 系列缠绕 假 角为 ±ａ的单 向复合材料一层 接一层 缠绕 制成 ，其中 ， Ⅱ 。 ＝Ⅱ 。这种类 型的复合材料 圆筒 的刚 强度模 型 ＝Ⅱ ，ｃ 和 动 态特性 模型 已分 别在文 献［］ ［］ ６和 ７ 中给 出 。在此 基 础 上将对复合材料 圆筒中材料 的有效使用加 以讨 论。
破坏 ，其所对应 的载荷用符 号 Ｐｗ（ ｒ 第一层破坏 载荷） 表
关键词 ： 复合材料 ；身管火炮 ：有效应 用 中图分 类号 ： Ｔ ４ ． Ｈ１０１ 文献标识码：Ａ
文章编号 ：１０ ．７ １ ０ ７增 刊一６ １０ ０ １ ３（ ０ ） ９ ２ ３ ９ —３
ｌ 引 言
复合 材料 圆筒在 工 程 中是 一种 应用 十分 普遍 的 结 构， 如何从静态和动态 设计 的角度 出发使其材 料得到有 效使 用 ，是每个设计者极 为关心 的问题 。复合 材料 圆筒 的刚强度是指其抵抗变形 和破坏 的能力 。 其材料 的有效 使用 就是指在保持 刚强度 和动态特 性不下 降的情 况下 ， 如何 通过改变 圆筒 的缠绕 角 、 缠绕顺 序和采用 多种 复合 材料（ 混杂） ，提 高复合材料 的使用效 率 。 目前 ，国 内外
的应 用，其 中之一就是在 身管火炮炮身方 面的应用 。根
据复合材料 圆筒结构静态 刚强度和 动态特性分析 的理论
模型 ，综合考虑其 刚强度和动 态特性的要求 ，通过改 变 复合 材料 圆筒中材料 的缠 绕 角 、缠 绕顺序 和采 用 Ｔ３ ０ ０
和 ｓ２ 复合材料 混杂等形 式来研 究复合 材料 圆筒中材 料
维普资讯
孔建 国 等 ：复合材 料 在 身管 火 炮 中 的使 用研 究
复合材料 在身管 火炮 中的使用研 究木
孔建 国 ，郭新 宇 ２ ，何孜鸿 ３ ，张志朝 ３
（． １ 炮兵学 院 南京分院侦测 系 ，江苏 南京 ２ １３ ：２炮兵学 院 南京分 院装 备教研室 ，江苏 南京 ２ １３ ￣ １１２ ． １ １２
１ ５ １ 、１ ５的强度 比 。 ． 、 ． ２ ５ ． ７ ｃ ／ 随缠绕 角 ａ的变化 规律如 图 ３所示 。 Ｒ
２ 基 本 理 论轴， 轴沿其半径 方 向， ｒ ０轴沿其切 向（ 图中未注） 。
￡
从 图 ３中可 以看 出，随着壁 厚 比（ ａ值 的增加 ，曲 ｃ） ／ 线偏离 １ 的程度就越大 ：在 ５ 。时 ，ｃ ５ ／ 大， 曲线偏 ａ越 离 １就 越大 ；当缠绕 角大于 ６ 。时 ，复合材 料圆筒的 Ｏ 破坏 由 内层 向外层 发生转移 。可见 ，这种单 一的缠绕角
、 — １ 一确 ｒａ｜
图 ２ 圆筒 中强度 比 沿壁 厚 的变化
Ｆｉ Ｖａ ｉｔｏ ｏ ｌｎ Ｒｋｒ ｄ ｕｓ ｇ２ ｒａｉ ｎ ｆａｏ ｇ ａ ｉ
从 图中可 以看 出， 沿壁 厚不是常值 。由于强度 比 与 圆筒 的强度成正 比，因此 最小处 圆筒首先发生破 坏。 当比值 曲 接近 于 １ ， 时 材料 的使 用最为有效 ， 即沿 圆筒壁厚所 有的点同 时达 到破坏 ， 时圆筒材料的 此 使用 效率最 高。图 ３ 出了 ３ 圆筒壁厚 比 ｃ 给 种 ／ ａ分别为
・收 到 稿件 日期 ：２０ —１１ ０ ７０ —２ 通 讯作 者 ：郭 新 字 作 者 简 介 ：孔建 国 （ ９ ８ ） １６ － ，男 ，江 苏 如 东县 人 ，硕 士 ，副 教授 ，主 要从 事 军 事装 备 、弹 药专 业研 究 。
维普资讯
示 。图 ２给 出了复合材料 圆筒中强度 比 风 沿壁厚的变
化关系 曲线 。图中 风 用最小 强度 比 ｍ 正则化 。 ｉ
对 复合材 料 圆筒 的静动 态特 性研 究 的分 析模 型 已有 许 多报道 【 ，但对 如 何综合考虑 复合 材料 圆筒的材料 使 ｌ 】
用效率 目前报道较 少 。 本文从 综合考 虑复合材料 圆筒 的 刚强度和动态特性 出发 ， 究复合材料 圆筒中材料 的有 研 效使用 ， 以便 获得 能兼顾考虑 其静动态 刚强度特性和 复 合 材料能得到有效使用 的圆筒 。