火炮与自动武器原理简明教程
合集下载
相关主题
- 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)。
为了简化问题, 在讨论单筒身管强度时, 作以下补充假设:
(1) 单筒身管任一横截面是一个内径为r1、外径为r2 的厚壁圆筒;
(2) 身管外表面压力为零;
(3) 忽略身管的轴向力作用。
单筒身管理论强度和实际强度
1. 安全系数
前面根据发射时身管的受力情况, 应用厚壁圆筒理论以及某种强度理论, 建立 了身管弹性强度极限计算公式。
按发射方式, 分为自动炮和半自动炮。自动炮能自动完成连发射击, 半自动炮 能自动完成部分射击动作。小口径高炮、航炮和小口径舰炮都是自动炮。
按瞄准方式, 分为直瞄火炮和间瞄火炮。用瞄准装置直接瞄准目标射击的火 炮称为直瞄火炮; 用瞄准装置间接瞄准目标射击的火炮称为间瞄火炮。
按火炮特征, 分为速射自动炮(高炮、航炮、舰炮)、远程压制火炮(加农炮、 加榴炮、岸炮)、高膛压直射火炮(坦克炮、反坦克炮)、曲射炮(榴弹炮、迫 榴炮)、特种火炮(无后坐力炮、火箭炮、迫击炮)和新概念火炮(电热炮、电 磁炮)等。电热炮指利用电能加热工质产生等离子体来推进弹丸的火炮; 电磁 炮指利用载流导体在磁场中受到的电磁力推进弹丸的火炮。
身管必须在各种射击条件下保证具有足够的强度, 也就是要保证不仅不 发生破裂, 而且不能产生塑性变形。由前面分析可知, 只受内压作用的身 管, 不论是应力还是应变均在内表面处有最大值, 因此通常将单筒身管内 表面不产生塑性变形时所能承受的最大内压力, 称为单筒身管弹性强度 极限, 用P1 来表示。不同的强度理论将得出不同的强度极限。
火炮的分类方法有多种。按用途, 分为地面压制火炮(地炮)、高射炮(高炮)、 反坦克炮、坦克炮、航炮、舰炮、岸炮。其中地面压制火炮包括加农炮、榴 弹炮、加农榴弹炮(加榴炮)、迫击炮、迫榴炮和火箭炮等。
按照弹道特性, 分为加农炮、榴弹炮、加榴炮、迫击炮和迫榴炮。 按运动方式, 分为固定炮、牵引炮、自行炮、驭载炮、铁道炮。 按口径大小, 分为大、中、小口径火炮。 按身管内有无膛线, 分为线膛炮和滑膛炮。 按身管个数, 分为单管、双管和多管火炮。 按装填方式, 分为后装炮和前装炮。
2. 具有足够的硬度, 以便在装填和发射过程中减小弹丸对炮膛的磨损, 并应进一步 要求在高温时材料仍具有一定的硬度, 以保持耐烧蚀和磨损;
3. 具有较好的韧性, 以便能承受火药气体压力的动力冲击作用, 不致产生脆断。材 料韧性和塑性的示性数通常分别为冲击值αk 和相对断面收缩率ψ ;
4. 材料的性能应该是稳定的, 以抵抗火药气体的高温烧蚀和工作环境的腐蚀作用;
战术技术要求又称战技指标, 是按照战术使用的需要和生产技术的可能对武 器提出的要求, 是设计、鉴定和生产的主要依据。火炮与自动武器的战术技 术要求, 一般可归纳为战斗要求、勤务要求和经济要求三个大的方面。
火炮与自动武器全寿命周期包括研制、生产和使用三个大阶段。研制阶段包 括论证、方案、工程研制、设计定型、生产定型; 生产阶段主要指生产; 使用 阶段包括存储、使用、维修和报废。。
火炮与自动武器原理简明教程
第1 章 绪论
火炮与自动武器是以发射药为能源发射弹丸的身管武器系统。通常, 身管口 径20mm 以下的称为枪械, 20mm 及其以上的称为火炮。也可以用“枪炮” 一词统称火炮与自动武器。由于火炮结构远比枪械复杂, 故本教材以火炮为 主, 兼顾枪械的特征。
1. 2 火炮与自动武器的类型
ຫໍສະໝຸດ Baidu
2. 2 炮身受力
火炮在发射时, 高压火药气体将弹丸推向前方, 同时使炮身作后坐运动。发射 对炮身的作用可描述为径向、轴向和切向三个方向的力或力矩。径向作用力 主要由身管承受, 而轴向合力和切向力矩则通过反后坐装置、摇架等传递到 炮架上。
膛内火药气体压力是身管所承受的径向作用力的主要因素。分析身管的强度 或是计算身管允许的压坑深度等问题, 首先要得到身管各截面在各种射击条 件下所可能承受的最大膛压的变化规律, 即身管设计压力曲线。
2. 3 单筒身管强度
进行身管的强度计算或者对身管进行应力应变分析时, 通常把身管看成由许 多段理想厚壁园筒组合而成, 并作如下假设:
(1) 身管形状是无限长的理想圆筒形; (2) 材料是均质和各向同性的; (3) 圆筒所受的压力垂直作用于筒壁表面并均匀分布; (4) 圆筒受力变形后仍保持圆筒形, 且各横截面仍保持为平面; (5) 压力看作是静载, 圆筒的各质点均处于静力平衡状态。
第2 章 炮身原理
2. 1 炮身结构 炮身主要的组成零件是身管、炮尾和炮闩, 有时炮口装置(如炮口制退器等)
也作为其组成零件。 按炮膛结构, 炮身可分为线膛炮身和滑膛炮身。线膛炮身内有膛线, 能使弹丸
产生高速旋转运动, 以保证弹丸飞行时的稳定性。滑膛炮身内没有膛线, 主要 用于迫击炮、无后坐力炮和滑膛反坦克炮。 一般将身管的内部称为炮膛。炮膛通常由药室、坡膛和导向部组成。导向部 可能有膛线, 也可能没膛线。枪械身管的内部称为枪膛。枪膛和炮膛构成类 似, 只不过通常把药室称为弹膛。
2. 理论强度曲线
由身管设计压力曲线中各截面的压力值, 乘以对应截面的身管安全系数, 即得 到身管理论强度曲线。
身管的材料
根据火炮性能、身管寿命以及工艺性等方面的要求, 身管的材料应满足下列要求:
1. 具有足够的强度, 发射时身管内表面不应产生塑性变形。材料强度的示性数通常 炮钢是以比例极限来衡量的;
5. 材料应适合我国的资源情况和冶炼水平, 并具有较好的工艺性。
身管外形调整
身管设计时, 除需满足强度要求外, 还必须满足火炮总体对身管外形的要求。根 据火炮种类和性能的不同, 火炮总体对身管外形结构的要求也各不相同。但一般 的要求为:
(1) 身管与其他零部件, 如炮尾、炮口制退器等要连接可靠, 拆装方便; (2) 身管的外形应满足炮身后坐与复进的导向要求; (3) 身管的质量和质心位置应满足火炮总体的要求; (4) 身管应具有足够的刚度; (5) 小口径、高射速的火炮身管, 应拆装方便, 以便及时更换灼热的身管; (6) 身管外形应有良好的工艺性。 上述要求是密切联系又相互制约的。
(1) 单筒身管任一横截面是一个内径为r1、外径为r2 的厚壁圆筒;
(2) 身管外表面压力为零;
(3) 忽略身管的轴向力作用。
单筒身管理论强度和实际强度
1. 安全系数
前面根据发射时身管的受力情况, 应用厚壁圆筒理论以及某种强度理论, 建立 了身管弹性强度极限计算公式。
按发射方式, 分为自动炮和半自动炮。自动炮能自动完成连发射击, 半自动炮 能自动完成部分射击动作。小口径高炮、航炮和小口径舰炮都是自动炮。
按瞄准方式, 分为直瞄火炮和间瞄火炮。用瞄准装置直接瞄准目标射击的火 炮称为直瞄火炮; 用瞄准装置间接瞄准目标射击的火炮称为间瞄火炮。
按火炮特征, 分为速射自动炮(高炮、航炮、舰炮)、远程压制火炮(加农炮、 加榴炮、岸炮)、高膛压直射火炮(坦克炮、反坦克炮)、曲射炮(榴弹炮、迫 榴炮)、特种火炮(无后坐力炮、火箭炮、迫击炮)和新概念火炮(电热炮、电 磁炮)等。电热炮指利用电能加热工质产生等离子体来推进弹丸的火炮; 电磁 炮指利用载流导体在磁场中受到的电磁力推进弹丸的火炮。
身管必须在各种射击条件下保证具有足够的强度, 也就是要保证不仅不 发生破裂, 而且不能产生塑性变形。由前面分析可知, 只受内压作用的身 管, 不论是应力还是应变均在内表面处有最大值, 因此通常将单筒身管内 表面不产生塑性变形时所能承受的最大内压力, 称为单筒身管弹性强度 极限, 用P1 来表示。不同的强度理论将得出不同的强度极限。
火炮的分类方法有多种。按用途, 分为地面压制火炮(地炮)、高射炮(高炮)、 反坦克炮、坦克炮、航炮、舰炮、岸炮。其中地面压制火炮包括加农炮、榴 弹炮、加农榴弹炮(加榴炮)、迫击炮、迫榴炮和火箭炮等。
按照弹道特性, 分为加农炮、榴弹炮、加榴炮、迫击炮和迫榴炮。 按运动方式, 分为固定炮、牵引炮、自行炮、驭载炮、铁道炮。 按口径大小, 分为大、中、小口径火炮。 按身管内有无膛线, 分为线膛炮和滑膛炮。 按身管个数, 分为单管、双管和多管火炮。 按装填方式, 分为后装炮和前装炮。
2. 具有足够的硬度, 以便在装填和发射过程中减小弹丸对炮膛的磨损, 并应进一步 要求在高温时材料仍具有一定的硬度, 以保持耐烧蚀和磨损;
3. 具有较好的韧性, 以便能承受火药气体压力的动力冲击作用, 不致产生脆断。材 料韧性和塑性的示性数通常分别为冲击值αk 和相对断面收缩率ψ ;
4. 材料的性能应该是稳定的, 以抵抗火药气体的高温烧蚀和工作环境的腐蚀作用;
战术技术要求又称战技指标, 是按照战术使用的需要和生产技术的可能对武 器提出的要求, 是设计、鉴定和生产的主要依据。火炮与自动武器的战术技 术要求, 一般可归纳为战斗要求、勤务要求和经济要求三个大的方面。
火炮与自动武器全寿命周期包括研制、生产和使用三个大阶段。研制阶段包 括论证、方案、工程研制、设计定型、生产定型; 生产阶段主要指生产; 使用 阶段包括存储、使用、维修和报废。。
火炮与自动武器原理简明教程
第1 章 绪论
火炮与自动武器是以发射药为能源发射弹丸的身管武器系统。通常, 身管口 径20mm 以下的称为枪械, 20mm 及其以上的称为火炮。也可以用“枪炮” 一词统称火炮与自动武器。由于火炮结构远比枪械复杂, 故本教材以火炮为 主, 兼顾枪械的特征。
1. 2 火炮与自动武器的类型
ຫໍສະໝຸດ Baidu
2. 2 炮身受力
火炮在发射时, 高压火药气体将弹丸推向前方, 同时使炮身作后坐运动。发射 对炮身的作用可描述为径向、轴向和切向三个方向的力或力矩。径向作用力 主要由身管承受, 而轴向合力和切向力矩则通过反后坐装置、摇架等传递到 炮架上。
膛内火药气体压力是身管所承受的径向作用力的主要因素。分析身管的强度 或是计算身管允许的压坑深度等问题, 首先要得到身管各截面在各种射击条 件下所可能承受的最大膛压的变化规律, 即身管设计压力曲线。
2. 3 单筒身管强度
进行身管的强度计算或者对身管进行应力应变分析时, 通常把身管看成由许 多段理想厚壁园筒组合而成, 并作如下假设:
(1) 身管形状是无限长的理想圆筒形; (2) 材料是均质和各向同性的; (3) 圆筒所受的压力垂直作用于筒壁表面并均匀分布; (4) 圆筒受力变形后仍保持圆筒形, 且各横截面仍保持为平面; (5) 压力看作是静载, 圆筒的各质点均处于静力平衡状态。
第2 章 炮身原理
2. 1 炮身结构 炮身主要的组成零件是身管、炮尾和炮闩, 有时炮口装置(如炮口制退器等)
也作为其组成零件。 按炮膛结构, 炮身可分为线膛炮身和滑膛炮身。线膛炮身内有膛线, 能使弹丸
产生高速旋转运动, 以保证弹丸飞行时的稳定性。滑膛炮身内没有膛线, 主要 用于迫击炮、无后坐力炮和滑膛反坦克炮。 一般将身管的内部称为炮膛。炮膛通常由药室、坡膛和导向部组成。导向部 可能有膛线, 也可能没膛线。枪械身管的内部称为枪膛。枪膛和炮膛构成类 似, 只不过通常把药室称为弹膛。
2. 理论强度曲线
由身管设计压力曲线中各截面的压力值, 乘以对应截面的身管安全系数, 即得 到身管理论强度曲线。
身管的材料
根据火炮性能、身管寿命以及工艺性等方面的要求, 身管的材料应满足下列要求:
1. 具有足够的强度, 发射时身管内表面不应产生塑性变形。材料强度的示性数通常 炮钢是以比例极限来衡量的;
5. 材料应适合我国的资源情况和冶炼水平, 并具有较好的工艺性。
身管外形调整
身管设计时, 除需满足强度要求外, 还必须满足火炮总体对身管外形的要求。根 据火炮种类和性能的不同, 火炮总体对身管外形结构的要求也各不相同。但一般 的要求为:
(1) 身管与其他零部件, 如炮尾、炮口制退器等要连接可靠, 拆装方便; (2) 身管的外形应满足炮身后坐与复进的导向要求; (3) 身管的质量和质心位置应满足火炮总体的要求; (4) 身管应具有足够的刚度; (5) 小口径、高射速的火炮身管, 应拆装方便, 以便及时更换灼热的身管; (6) 身管外形应有良好的工艺性。 上述要求是密切联系又相互制约的。