炮弹设计理论

课程设计说明书

课程名称：59式130mm杀爆弹弹药系统分析设计专业：弹药工程与爆炸技术

班级：13600102

学号：1360010217

学生姓名：高天宇

指导教师姓名：焦志刚崔瀚

能源与水利学院

2016.06.05

11

指导教师（签名）：教研室主任（签名）：

年月日年月日

摘要

炮弹设计理论课设所涉及的相主要内容是，弹丸发射安全性及堂内运动真确性分析、弹丸的飞行稳定性能设计、威力的设计。

从以上三方面来进行全面系统的分析与计算，对76mm弹的各各战术技术指标进行规范的设计。从而把自己专业课和其他有关的内容书籍，都进行了复习，把以前学过的知识有全面的梳理。

炮弹设计理论课设的必须要有一定的基础知识，在计算弹体应力时，一定要有很好的数学知识，力学知识，计算飞行稳定性时，还要有外弹道的基础知识。

分析弹丸在外弹道飞行时所受空气动力和力矩。根据有关强度理论对弹体进行校核，采用布林克法，将弹体简化成为无限长壁厚圆筒，并将弹体分成若干断面，计算每个断面内表面的三向主应力，用第二强度理论校核弹体内表面的强度。对弹丸头螺进行分析和计算，用差值法对外弹道的五个参量进行计算，接着是对弹丸飞行稳定性进行分析，其中包括急螺稳定性和追随稳定性。最后我对弹丸的杀伤威力和杀伤面积进行了计算。

我们始终本着，任何性能良好地弹丸满足的三要素，在膛内运动的正确性，安全可靠；在飞行中阻力小，稳定性好；在目标区域作用可靠，威力大。（也就是我们常说的稳、准、狠。）

目录

摘要 (Ⅰ)

1 弹丸结构总体设计分析 (1)

2 弹丸发射强度计算与分析 (2)

2.1 膛内发射过程分析 (2)

2.2 弹丸载荷分析与计算 (2)

2.2.1 火药气体压力 (2)

2.2.2 惯性力 (2)

2.2.3 装填物压力 (3)

2.2.4 弹带压力 (3)

2.2.5 不均衡力 (3)

2.2.6 导转侧力 (3)

2.2.7 摩擦力 (3)

2.3 计算弹体及其零件在最大膛压时的强度 (4)

2.3.1 发射时弹体强度计算 (4)

2.3.2 弹底强度计算 (6)

2.4 进行弹丸装填物的发射安全性计算 (8)

3 弹丸弹道计算和飞行稳定性分析 (10)

3.1 分析弹丸在外弹道飞行时所受空气动力和力矩 (10)

3.2 计算弹丸在外弹道上攻角为零时的空气阻力系数 (10)

3.3 计算弹丸的外弹道参量 (12)

3.4 弹丸飞行稳定性计算和分析 (13)

3.4.1 急螺稳定性 (14)

3.4.2 追随稳定性 (15)

4 弹丸威力计算 (18)

4.1 弹丸杀伤威力计算过程 (18)

4.1.1 球形靶杀伤面积 (18)

4.1.2 杀伤面积计算 (18)

5 总结 (24)

6 参考文献 (25)

7 附录 (26)

1 弹丸结构总体设计分析

弹丸设计的第一步即总体方案设计。所谓弹丸的总体设计，是根据战术技术要求来拟定弹丸最合适的口径、弹种、结构类型及弹丸质量。

1）弹丸口径的选择：59式130mm杀爆弹

2）弹种的选择：杀爆弹

3）弹丸结构类型的选择：旋转稳定弹

4）弹丸质量：33.4kg

2 弹体发射强度计算与分析

2.1 膛内发射过程分析

弹丸在膛内运动时，受各种载荷的作用。由于这些载荷的作用，弹丸各零件都会发生不同程度的变形，当变形超过一定允许程度，就可能影响弹丸沿炮膛的正确运动，严重时会使弹丸在膛内受阻，或弹丸零件发生破裂，或炸药被引爆发生膛炸事故。

弹丸在膛内运动中，除了必须保证安全性外，还必须保证运动正确性，即有良好的运动姿态，这对弹丸的射击精度有重要意义。

2.2 弹体载荷分析与计算

发射时所受的载荷

1）火药气体压力

2）惯性力

3）装填物压力

4）弹带压力（弹带挤入膛线时引起的力）

5）不均衡力（弹丸运动过程中由不均衡因素引起的力）

6）导转侧力

7）摩擦力

这些载荷，有的对发射强度起直接影响，有的主要影响膛内运动的正确性。其中火药气体压力为基本载荷。在火药气体压力作用下，弹丸在膛内产生运动，获得一定的加速度，并由此引起其他载荷。

2.2.1 火药气体压力

火药气体压力是指炮弹发射中，发射药被点燃后，形成大量的气体。在炮膛内形成的气体压力称为“膛压”。

2.2.2 惯性力

弹丸在膛内做加速运动时，整个弹丸各零件上均作用有轴向惯性力、径向惯性力与切向惯性力。

2.2.3 装填物压力

发射时，装填物本身也会产生惯性力，其中轴向惯性力使装填物下沉，因而产生轴向压缩径向膨胀的趋势；径向惯性力则直接使装填物产生径向膨胀，这两种作用均使装填物对弹壳产生压力。

2.2.4 弹带压力

弹丸入膛过程中，弹带嵌入膛线，弹带赋予炮膛一个作用力；反之炮膛避对弹带也有一个反作用力，均称为弹带压力。

2.2.5 不均衡力

旋转式弹丸在膛内运动时，如果处于理想状况下，弹丸与膛壁之间除弹带压力外将不再有其他的作用力。但是实际上，由于下例不均衡因素的影响，弹丸与膛壁之间相互还有作用力存在。

2.2.6 导转侧力

炮膛膛线的侧表面称为导转侧。发射时，弹丸嵌入膛线。由于膛线有缠度，导转侧表面对弹带凸起部分产生压力，此力称为导转侧力。

2.2.7 摩擦力

弹丸在膛内运动时所受的摩擦阻力分为两部分，一部分是弹带嵌入膛线后，在导转侧面和外圆柱都与炮膛紧密接触，从而产生摩擦力，其摩擦阻力F 为

0S fp fN F b += （2.1） 式中 b p ——弹带压力；

N ——导转侧力；

0S ——弹带与炮膛接触外圆柱部面积；

σ——弹带材料与炮膛材料摩擦系数。

第二部分是由于不均衡力使弹丸上定心部与弹带偏向一方，在某些位置上引起摩擦力。上述两种摩擦力，总的来说比其它载荷小得多，因而在弹丸设计中可不予考虑。