内弹道课程设计报告

内弹道课程设计报告

题目：152mm榴弹炮内弹道设计

1、设计目的

榴弹炮作为最早登场的陆军武器之一，历经了几百年沧桑。随着科学技术的不断发展，不断采用新原理、新能源、新技术和新材料加以改进，已经形成了独特的优势。现代化的牵引式榴弹炮已经不是技术落后兵器。所以我们要设计出优良的榴弹炮。对152榴弹炮进行设计，通过设计研究明确身管设计方法和思路，对其中存在的问题和不足进行优化设计，从而提高该火炮的战术技术性能。

2、设计要求

已知条件

（1）口径 152mm

（2）炮膛横断面积 s=1.905dm2

（3）弹重45.5kg

（4）药室扩大系数 1.05

（5）全装药最大压力Pm〈3200kg/cm2(铜柱压力)

（6）最小号装药最大压力Pm>=900kg/cm2

（7)采用双芳-3火药，火药力为950000kg.dm/kg,Ik=2408kg.s/dm2初速分级如下表所示：

表一

装药号初速（m/s）

全965

一803

二680

三592

四510

五443

设计要求

（1）对152进行弹道设计 （2）对设计方案进行正面计算

（3）进行装药设计（含点火药量、除铜剂等的设计计算）（选做）

3、设计步骤

（1）取定装填密度和相对装药量；

我们小组取∆=0.28至0.85，

m ω

取0.25至0.8 （2）取次要功系数ϕ，m

K ω

λϕ2+=。对于榴弹炮K=1.06，将铜柱压

力转化为实际压力；

铜实m m P P *12.1= （3.1）

g

g

k

∧+∧+=

11

312χλ （3.2）

（3）根据取定的m P 、∆、m

ω

，在弹道设计表中查出相应的相对行程g ∧；

（4）计算ω和o V ； m m

*ω

ω=

（3.3）

V 0=ω/Δ （3.4） （5）求解g l ，g V ： S

V l o

o =

,其中201905.0m S = （3.5） o

g o

g g V V l l ==

∧ （3.6）

（6）根据选定的K χ=1.5，求解炮膛诸元

求解药室长度k

o

v l l o

χ=

（3.7）

炮膛全长o

v g nt l l L += （3.8） 炮身全长c v g sh l l l L o

++= （3.9）

其中c l 是炮闩长度，一般

0.2~5.1=d

l c

（7）根据已知的m P 、∆、

m

ω

，在弹道设计表中查出相对应的B ，由公式 2

S

m

Bf I K ϕω=

（3.10） 求得Ik ，进而求得火药弧厚。

（8）选取火药型号，进行适当修正后，进行正面计算。

4、设计过程

4.1方案评价标准

内弹道设计，有诸多的评价标准，利用评价标准，我们可以判断方案的优劣。

I 、火药能量利用效率标准

在目前技术条件下，火炮的能源都是利用火药燃烧后所释放的热能，因此在武器中火药的能量是不是能够得到充分利用，显然应当作为武器性能的一个很重要的标准，即有效功率：

1

212

-=k fw mv g

g γ （5.1.1）

装药利用系数：

w

mv g

w 221=η （5.1.2）

在火药性质一定的条件下，以上两个标准实际上就是一个标准，因为

g w k f

γη1

-=

（5.1.3） 在评定弹道设计方案时，采用其中的一个就可以了。他们的数值大小表示了装药利用效率的高低，从火药能量利用这个角度来说，w η或g γ应该越大越好。在一般火炮中g γ的数值约在0.16至0.30之间，对于全装药榴弹炮，ωη的变化范围为1400~1600 kg kJ /。

II 、炮膛工作容积利用效率的评价标准

充满系数g η

g

m l g l p pdl

g

⎰=

η （5.1.4）

III 、火药相对燃烧结束位置的特征量k η

g

k

k l l =

η （5.1.5） 由于火药点火的不均匀性以及厚度的不一致，所以计算的火药燃烧结束位置k l 并不能代表所有药粒的燃烧结束位置，仅是一个理论值，实际上各药粒的燃烧结束位置分散在这个理论值附近一定区域内，因此当理论计算出的火药燃烧结束位置k l 接近炮口时，必然会有一些火药没有能烧完就飞出炮口，在这种情况下不仅火药的能量不能充分利用，而且由于每次射击时未燃完火药的情况不可能一致，因此会造成初速较大散布。所以在选择方案时，一般火炮k η应小于0.7.由于榴弹炮是分级装药，考虑到小号装药也能在膛内烧完，所以一般去k η为0.25至0.30。

IV 、炮口压力g P g P

炮口压力g P 越大对炮手的伤害越大，所以要控制好炮口压力g P

V 、武器寿命

火炮在使用的过程中，由于高温火药气体的烧蚀作用和高速气流的冲刷作用，以及弹丸的摩擦作用，使得武器的射击性能不断衰退，因而就产生了使用寿命问题，武器的寿命通常是以该武器在丧失一定战术的弹道的性能以前所能射击的发数来表示。主要考虑三个因素： （1）最大压力

最大压力增加，火药气体密度也相应增加，因此传给炮膛表面的热量也就越多，加剧火药的烧蚀。所以提高武器寿命的要求来讲，要减少最大压力。 （2）装药量

一般来说，装药量与膛内表面积的比值越大，膛内表面的温度也就越高，烧蚀现象越严重，所以装药量的所烧是武器寿命的一个重要因素。为了提高武器寿命，在内弹道设计中要选用尽可能小的装药量。 （3）弹丸相对行程

武器的身管越长，气体与膛内表面积接触的时间也就越长，一次火药对膛内烧蚀越严重，使得武器寿命下降。但是在给定初速的条件下弹丸行程越长，装药量可以相应减少，因此对寿命又有益。对于武器寿命的计算提出下面半经验半理论的公式作为评价弹道方案的相对标准。

2

22

1)(1g g g tj v v v m w K N ∧+∧= （5.1.6）

化简可得