弹道学实验指导书
弹道学1
6、弹道顶点“S”：全弹道的最高点，S点至炮口水平面的距离称弹道顶 点高，以ys=Y表示。 7、弹道落地“C”：弹丸自射出点飞出后再回到炮口水平面的一点。
8、升弧和降弧：oS弧为升弧，SC弧为降弧。
9、弹道诸元：自射出点算起的弹丸飞行时间t，弹丸质心在地面坐标系 中的坐标(x,y,z)。质心速度的大小v及矢量与x轴正向的飞行倾角θ， 总称为弹道诸元。图中X、Y、Z、v0、vc、θ0、θc及T分别称为全水 平射程、弹道顶点高、落点测偏、初速、落速、射角、落角和全飞 行时间。
使弹丸的速度继续增加。
由于火药气体出炮口之后，失去身管的约束，向四周迅速扩散膨胀， 因而在炮口前的一定距离处达到了最大速度，此后火药气体的速度即
很快地衰减到小于弹丸运动的速度，对弹丸不再起作用。
5）空中运动阶段 当弹丸在炮口前一段距离上达到最大速度之后，它就完全摆脱了膛 内各种因素的影响，并以这样的速度按起始射角方向在空气阻力和重
进一步使底火中的点火药燃烧，产生了高温高压的燃气和灼热的固体 微粒，通过小孔喷进装有火药的药室，从而使火药在高温高压的作用 下燃烧。
2）挤进膛线过程 在完成点、传火过程之后，火药燃烧，产生大量的高温高压燃气， 推动弹丸向前运动。
弹丸开始启动瞬间的压力称为启动压力。
弹丸启动后，因弹带的直径略大于膛内阳线的直径，弹带必须逐渐 挤进膛线，前进的阻力也随着不断增加。当弹带全部挤进时，即达到
力作用下做抛物运动。
6）目标中运动阶段 弹丸击中的目标，可能是钢甲、混凝土或人员等。弹丸在距目标
一定距离或击中目标后，根据目标特性的不同以及毁伤要求，启动引
信，经过传爆序列使弹丸爆炸。至此弹道过程全部结束。
1.3
弹道学发展
早期弹道学仅局限于研究质心运动轨迹的力学范畴。随着武器的
课程设计说明书
目录前言 (2)1、用AutoCAD绘制弹体零件图和半备弹丸图 (3)2、弹丸的空气动力特性分析 (4)2.1、空气阻力 (5)2.2、升力 (7)2.3、赤道阻尼力矩 (7)2.4、极阻尼力矩 (8)2.5、马格努斯力和力矩 (8)3、76mm舰炮炮弹空气动力参数计算 (9)3.1、弹体在炮口处的阻力系数 (9)3.2、计算弹形系数 (13)3.3、计算弹道系数 (14)4、根据弹丸空气动力特性进行弹道参数计算 (15)5、弹丸的弹道飞行稳定性计算 (18)5.1、陀螺稳定性要求 (18)5.2、追随稳定性要求 (19)6、计算结果分析 (20)6.1、对弹丸的空气动力参数进行分析 (20)6.2、对弹丸的弹道参数进行分析 (20)6.3、对弹丸的飞行稳定性进行分析 (20)7、结束语 (21)8、参考文献 (22)前言此次课程设计以76mm舰炮杀爆弹为待分析弹型，通过弹道学课程所学知识对此弹进行了基本的空气动力特性分析计算以及弹道的计算。
是以《空气动力学》和《弹道学》为基础的一门综合课程设计。
对特定弹丸进行弹道和空气动力特性分析是必须掌握的专业技能。
弹道学这门应用科学是随着发射武器的发展而形成的。
研究弹丸运动的科学，总称为弹道学。
外弹道是研究弹丸在空中的运动以及与此运动有关的诸问题的科学。
外弹道学研究对象中所谓“弹丸在空中的运动”是指的弹丸质心运动和围绕质心运动——旋转和摆动；所谓“与此运动有关的诸问题”是指弹丸在空中运动时所形成的空气动力和外弹道学中的各种应用——射表编制和弹道设计等。
外弹道学的主要任务是：解决有关射表编制、飞行稳定性和弹道设计等问题。
由于弹丸在空气中对空气作相对运动，因而弹丸与空气间存在着相互作用。
其中空气对弹丸的作用力，称为空气动力。
它在速度矢量方向的分量，就是一般所说的空气阻力或迎面阻力。
关于空气阻力的研究，发展到今天有了各种现代测试设备的弹道靶道。
它可以连续测出弹丸在同一弹道上多点的速度、坐标、飞行姿态和转速等数据，经分析计算可以得到作用于试验弹丸上的各个空气动力和力矩的系数。
第3章 外弹道性能试验南京理工大学版权
1)在弹丸研制过程中，通常先加工出气动模型进行风洞吹风试验，测出 各个气动力系数，并计算出稳定性因子，对弹丸的稳定性进行初步校核； 2)制出全尺寸弹或模型弹，在火花闪光阴影照相靶场或攻角纸靶射击靶 道进行自由飞行试验，测出弹丸质心运动及绕质心运动的六个参量随时间的 变化，并由此导出气动力系数，进行稳定性校核。
注：弹丸进入靶场射击试验后，通常不再专门进行飞行稳定性试验，而是结 合射程和密集度试验，定性观察弹丸的飞行是否正常，有无掉弹和弹尾先触 地的情况等，由此判断飞行是否稳定。
第3章 外弹道性能试验
弹丸靶场实验技术
弹丸飞行稳定性试验
攻角纸靶法 工作原理
纸靶试验都采用水平射击。在离炮口适当距离的一定区间内，布置一系列纸靶 ，并使靶面与射线垂直，当发射弹丸穿过纸靶时，就会在纸靶上留下一个个弹孔， 弹孔的形状及尺寸直接反映了弹丸穿靶时的姿态。所以，根据弹丸的几何形状及弹 孔尺寸，便可以推行出弹丸穿靶的章动角及进动角，如下图所示。
x K xS xs
则所取的弹道系数初始值即为所求弹道系数
CT Cb ms mT
Cb
。
则所取的弹道系数初始值即为所求弹道系数
。
第3章 外弹道性能试验
弹丸靶场实验技术
弹丸空气阻力性能的测定
阻力系数曲线的测定 测定阻力系数随马赫数的变化曲线 C x M a 主要有三种方法： 1)风洞吹风法：通过各种马赫数的喷管，有动力天平直接测出模型所受 的阻力，进而求出阻力系数；
第3章 外弹道性能试验
弹丸靶场实验技术
弹丸飞行稳定性试验
ι
C
ι
n
弹道学课程设计word版
课程设计（论文）评语及成绩评定综合课程设计（B2）任务书一、设计题目：100mm加农炮杀伤爆破弹空气动力特性分析和弹道计算二、已知条件： 1 结构尺寸（见附图）2 弹丸直径D=100 ㎜3 弹丸初速v0 = 900 m/s；弹丸总长度L= 560 ㎜4 弹丸射角045θ=︒5 弹丸质量m =15.6 ㎏6 弹丸转动惯量比J y/J x=2.0354㎏㎡/0.2152㎏㎡=9.467 火炮缠度η=32(d)8 引信为海-时1引信，其外露长度为129 ㎜，质量为0.641㎏旋入弹体深度为29㎜，小端直径为8㎜；9 弹丸质心位置（距弹底） X=172 ㎜10弹体材料 D60三、设计要求： 1 用AUTOCAD绘制弹体零件图和半备弹丸图2 对弹丸结构进行空气动力特性分析3 利用所学方法进行弹丸空气动力参数计算4 根据弹丸空气动力参数进行弹道计算5 进行弹道飞行稳定性计算6 总结分析计算结果7 撰写课程设计说明书前言本次课程设计主要是对100mm加农炮杀伤爆破弹的空气动力特性分析和弹道的计算。
是以《弹道学》和《空气动力学》为基础的综合课程设计。
是在学习课程之后对我们的知识的加深理解和检验。
《弹道学》是一门研究弹丸从发射到终点运动规律及其发生的现象的学科，全弹道可以分为：起始弹道、内弹道、中间弹道、外弹道和终点弹道。
内弹道是研究火药气体对弹丸作用的学科即是弹丸膛内运动规律；外弹道是研究空气对弹丸作用及其有关问题的学科。
都是为了达到远程压制、精确打击和大威力的目的。
《空气动力学》是研究物体和在空气之间有相对运动时，即物体在空气中运动或物体不动而空气流过物体时，空气的运动规律及作用力（空气内部的和空气对物体对空气的）所服从的规律。
可归纳为：弹丸飞行时，周围空气的相对运动规律；空气与弹丸相互作用下的力和力矩组；寻求改善作用弹丸上的空气动力，提高飞行稳定性。
空气动力学导源于流体力学，流体力学是物理学的一个分支,主要研究流体中的作用力及其运动规律。
初试科目内弹道学
初试科目：内弹道学参考书：1. 金志明主编. 枪炮内弹道学. 北京理工大学出版社，2004年2.金志明, 翁春生. 高等内弹道学. 高等教育出版社，2003年考试大纲:第一章枪炮膛内射击现象和基本方程1.1 枪炮发射系统及膛内射击过程1.2 火药燃气状态方程1.3 火药燃烧规律与燃烧方程1.4 膛内射击过程中的能量守恒方程1.5 弹丸运动方程1.6 膛内火药气体压力的变化规律1.7 内弹道方程组第二章内弹道方程组的解法2.1 内弹道方程组的数学性质2.2 数值解法2.3 装填条件变化对内弹道性能影响第三章膛内气流及压力分布3.1 内弹道气动力简化模型3.2 比例膨胀假设下的压力分布3.3 拉格朗日假设条件下的近似解第四章内弹道设计与装药设计4.1 内弹道设计4.2 内弹道优化设计4.3 装药设计第五章身管烧蚀与寿命5.1 身管烧蚀现象5.2 身管烧蚀与磨损机理5.3 防烧蚀的技术措施5.4 身管寿命第六章膛内压力波1.1 膛内射击现象与流场特性1.2 膛内压力波现象及其产生的机理1.3 影响压力波的因素分析1.4 压力波的定量描述第七章火药颗粒床挤压和破碎的力学现象7.1 火药床压缩特性及颗粒间应力7.2 火药颗粒破碎特性7.3 火药破碎对内弹道性能影响的实验研究第八章反应两相流内弹道理论基础8.1 运动控制体的流体力学平衡方程8.2 粒状火药床气固两相流内弹道基本方程8.3 辅助方程8.4 管状发射药床两相流内弹道模型8.5 混合装药多相流内弹道数学模型8.6 多维两相流内弹道数学模型第九章反应两相流内弹道模型的数值模拟9.1 一维两相流内弹道模型的数值求解9.2 轴对称两维两相流内弹道模型数值求解方法9.3 三维两相流内弹道模型数值求解方法9.4 单一粒状药床内弹道数值模拟结果及分析9.5 单一管状药床内弹道模拟结果及其分析9.6 混合装药床内弹道模拟结果分析9.7 装药间隙对压力波影响的数值模拟9.8 火药破碎对压力异常影响的数值模拟9.9 轴对称两相流内弹道数值模拟9.10 三维两相流内弹道数值模拟第十章装药安全性评估10.1 膛炸模式及其机理10.2 压力波安全性评估与压力波敏感度10.3 装药安全性的评估方法。
弹道学2-1
燃烧催化剂等)
火药在弹药中的作用：
1）提供武器系统发射的能源。 火药用于枪炮发射弹丸装药时称为发射药；
火药用于火箭、导弹发动机装药时称为固体推进剂。
2）战斗部进行毁伤的能源。 用于战斗部装药以爆炸进行毁伤的含能物质 ，通常称为炸药。
3）与武器的质量密切相关。
火药必须具备一定的性能才能满足武器使用的要求。
15%和硫磺10％三种成分组成。能量较小 ，着火速度快 ，易于起引燃作
用，广泛地作为点火药使用 。
（2）均质火药又称溶塑火药，溶塑火药的基本成分是硝化纤维素。一般
都采用棉纤维为原料，习惯上称之为硝化棉。硝化棉溶解于某些溶剂 后，可形成可塑体，经一系列的加工过程，制成溶塑火药。由于所用
的溶剂不同，就可制成不同类型的溶塑火药。
(1)爆热QW 1kg火药在真空定容情况下燃烧并将其气体冷却到18℃时所 放出的热量，称为火药的爆热。 单位: kCal／kg 爆热越大，火药的潜能越大，火药做功的能力也越大。
(2)火药气体的比容w 燃烧1kg火药所产生的气体，在压力为1个大气压和温度为0℃而 水保持为汽态时所占有的体积，称为火药气体的比容。 单位：dm3／kg 气体比容越大，做功的能力越大。
即为火药定容燃烧情况下的气体状态方程。
当火药燃烧结束时， 1
密闭爆发器中压力达到最大值 pψ pm ，即
f pm 1
——诺贝尔公式
●火药力和余容的确定
pm
f 1
——诺贝尔公式
诺贝尔公式的实用意义： （1）在一定火药条件下，从已知的装填密度算出最大压力； （2）从给定的最大压力来估算装填密度； （3）可应用它通过实验的方法来确定火药的弹道特征量—火药力和余容。 实验表明，当装填密度不很高时，火药气体的余容与装填密度无关。 因此，可以用两个不同的装填密度进行两次密闭爆发器试验，来获得火 药力和余容。
弹道学课程设计
弹道学课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解弹道学的基本原理，掌握影响弹丸运动轨迹的因素，如重力、空气阻力等。
2. 学生能够描述不同类型弹丸（如步枪子弹、炮弹）的弹道特性及其在实际应用中的差异。
3. 学生能够运用物理知识解释弹道学中的关键概念，如初速、射程、精度等。
技能目标：1. 学生能够运用弹道学原理，分析并计算特定条件下的弹丸飞行轨迹。
2. 学生能够设计简单的实验，验证弹道学相关理论，提高实验操作能力和问题解决能力。
3. 学生能够通过案例研究，分析弹道学在军事、射击运动等领域的应用，提高跨学科综合运用能力。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对物理学，尤其是弹道学领域的兴趣，提高探索科学奥秘的热情。
2. 学生树立正确的价值观，认识到科学技术的进步对国家和社会发展的意义，增强爱国主义情怀。
3. 学生通过学习弹道学，培养严谨、客观、理性的思维方式，提高批判性思维能力。
本课程针对高中年级学生，结合弹道学原理和实际应用，注重知识、技能和情感态度价值观的全面培养。
课程旨在帮助学生掌握弹道学基本知识，提高实际问题解决能力，同时激发学生对物理学科的兴趣和热爱，培养正确的价值观。
通过分解课程目标为具体的学习成果，为教学设计和评估提供明确依据。
二、教学内容1. 弹道学基本原理：介绍弹丸运动轨迹的影响因素，包括重力、空气阻力、发射角度等，对应教材第二章。
2. 弹丸类型与弹道特性：分析不同类型弹丸（步枪子弹、炮弹等）的弹道特性，对应教材第三章。
3. 弹道学关键概念：讲解初速、射程、精度等概念，并通过实例进行说明，对应教材第四章。
4. 弹道计算与分析：教授弹丸飞行轨迹的计算方法，结合实际案例进行分析，对应教材第五章。
5. 实践应用：探讨弹道学在军事、射击运动等领域的应用，结合教材第六章进行讲解。
6. 实验设计与操作：引导学生设计实验，验证弹道学相关理论，提高实验操作能力，对应教材第七章。
教学内容安排和进度：第一周：介绍弹道学基本原理，学习教材第二章内容。
中级导弹原理实验报告
一、实验目的1. 理解导弹的基本原理和组成。
2. 掌握导弹飞行轨迹的计算方法。
3. 学习导弹制导系统的基本原理和实现方法。
4. 通过实验验证导弹飞行轨迹的准确性。
二、实验原理导弹是一种依靠自身动力装置推进，按预定弹道飞行的武器。
它由弹体、推进系统、制导系统、战斗部等组成。
本实验主要研究导弹的推进系统、制导系统和飞行轨迹。
三、实验器材1. 导弹原理实验平台2. 数据采集器3. 计算机4. 导弹飞行轨迹模拟软件四、实验步骤1. 准备阶段（1）熟悉实验平台的结构和功能。
（2）检查实验器材是否完好。
（3）了解实验原理和步骤。
2. 实验阶段（1）启动实验平台，进入导弹飞行轨迹模拟软件。
（2）设置导弹的基本参数，如发射速度、发射角度、弹道高度等。
（3）启动数据采集器，实时采集导弹飞行过程中的各项数据。
（4）观察导弹飞行轨迹，分析数据变化。
（5）根据采集到的数据，分析导弹的飞行性能。
3. 数据处理与分析阶段（1）对采集到的数据进行整理和分析。
（2）绘制导弹飞行轨迹图，观察弹道变化。
（3）计算导弹的飞行速度、加速度、飞行时间等参数。
（4）分析导弹制导系统的性能，提出改进措施。
4. 实验总结（1）整理实验数据和结果。
（2）撰写实验报告。
五、实验结果与分析1. 导弹飞行轨迹通过实验，我们得到了导弹的飞行轨迹图。
从图中可以看出，导弹在飞行过程中，其轨迹基本符合预定弹道。
在飞行过程中，导弹的速度和加速度发生了变化，这与导弹推进系统和制导系统的性能有关。
2. 导弹制导系统实验结果表明，导弹的制导系统基本能够满足飞行要求。
在飞行过程中，导弹的偏航、俯仰和偏转角度都在允许范围内。
但在某些情况下，导弹的飞行轨迹与预定弹道存在一定偏差。
这可能是由于制导系统精度不足或外界干扰所致。
3. 改进措施（1）提高制导系统的精度，减小外界干扰。
（2）优化推进系统，提高导弹的飞行速度和加速度。
（3）优化弹道设计，提高导弹的射程和命中精度。
六、实验结论通过本次实验，我们对导弹的基本原理和组成有了更深入的了解。
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膛内压力的测定
课程名称：弹道学
课程编号：
实验时数：2学时
实验性质：综合性
一、实验的目的
1、通过膛压曲线测试，使学生了解膛内压力变化规律测试的基本原理。
2、掌握膛压力测试的基本方法、实验步骤。
3、实验数据的处理方法，并验证膛压曲线的规律。
二、实验的仪器及设备
1、56式半自动步枪一支（弹道枪）及子弹若干发（根据学生人数确定，每组至少3发）
和枪架。
2、压力传感器
3、电荷放大器
4、计算机
三、实验原理及步骤
图1 膛内压力规律测试实验方案
本实验的方案图如图1所示。
传感器采用膜片式压电传感器，其基本结构如图2所示。
图2 膜片式压电传感器结构示意图
实验人员除必须严格遵守射击实验的规定外，实验步骤如下：
1．将弹道枪枪安装在枪架上。
把一支56式7.62毫米口径的半自动步枪安装在实验枪架上。
枪管护木夹在实验台前支架上，枪托夹在后枪支架上，调节垫块和螺钉使枪身与实验台面保持水平。
检查枪口保证处于1靶和2靶的中心的连线上，拧紧螺杆，稳固枪身。
2．将压力传感器安装在测压枪的专用测压孔上。
注意，不要用力太大，防止把传感器的拧坏。
3．将电荷放大器灵敏度调整到与传感器灵敏度一致，将连接导线与传感器输出端正确连接，将信号输出线连接好并接入记录仪器，打开电荷放大器电源，调整各相关开关以保证正常工作；
4．当测试系统准备就绪后，无关人员退到安全地带。
5．在实验专职人员的指导下，装填弹药。
听到口令“击发”后，扣动扳机击发。
6．由专职实验人员检查枪械系统。
7．查看和记录实验数据。
8．撰写实验报告。
四、实验记录及数据处理
1、射击诸元及实验条件
口径：弹重：装药量：
测量点的最大膛压：最大点对应的时间：
2、数据记录
绘出测量点的压力变化规律，结合内弹道的理论知识，分析压力变化的特点。
五、实验报告
1. 实验名称；
2. 实验目的；
3. 实验仪器与设备；
4. 实验步骤；
5. 实验结果分析。
区截装置与弹丸初速实验
课程名称：弹道学 课程编号：
实验时数：2学时 实验性质：验证性 一、实验的目的：
a) 掌握用区截装置测量弹丸初速测量的原理。
b) 了解弹丸初速的测量方法，学会使用测试所用的仪器。
二、实验的仪器和设备
1、56式半步枪（弹道枪）一枝和子弹若干发（根据学生人数确定，每组至少3发）。
2、激光测速区截装置一套和连接线等。
3、电子测时仪和数据采集仪。
4、计算机等。
三、实验原理
弹丸初速是衡量火炮自动武器内弹道性能的最重要的弹道参量之一，它很大程度上反映了装药设计的优劣和能量利用的高低，是检验内弹道设计参数的重要标志量，是进行外弹道计算、密集度分析以及武器性能评估的重要指标。
按照定义，弹丸的初速是弹丸质心在射出点的速度。
对于枪炮而言，射出点指膛口/炮口端面中心。
但通常所说的初速0V 并不是弹丸真正在射出点的飞行速度，而是假定弹丸离开射出点后，即不在受炮口燃气流场影响，仅受空气阻力及重力作用下，由弹道上实测的速度外推到膛口/炮口所得到的虚拟速度。
由于后效期的影响，初速0V 比实际速度高出1-2%。
测定0V 是枪炮弹药及火药等研制、鉴定和生产检验中最基本的实验项目之一。
但真正意义的弹丸初速难于用简单的方法进行直接测量，目前可分为瞬时速度法和平均速度法两种。
瞬时速度法采用闪光阴影照相或纹影照相法，但设备投资大、操作复杂，在一般性的实验中运用较少。
目前，采用电子测时仪的平均速度法应用较广，其实验原理如下（图1）：
在膛口前利用区截装置1和2，设定一段长度L ，测平均速度法量弹丸飞行经过这一长度所需时间t ，则可计算出弹丸在该段的平均值。
t L V c /
把这个速度作为该弹道中点2/L 处C 点的实际速度。
如图：
图1 测试原理图
这个速度要小于初速0V ，由外弹道理论知，其速度差值
40210)
()
2/(⨯∆+=∆V D q L L id V
其中： i ——弹形系数；d ——口径；q ——弹重；
)(V D ∆——函数)(V D 的增量，可查弹道表计算。
因此，初速V V V c ∆+=0
从实验原理看，实验设备必须由两部分组成，一部分是测量时间的仪器，一部分是标志弹丸通过某段形成的区截装置，通常也称“靶”，起点的为第一靶，终点的为第二靶。
四、实验方案与实验步骤
本实验的方案图如图2所示。
实验人员除必须严格遵守射击实验的规定外，实验步骤如下：
图2 实验方案图
1. 安装区截装置
把靶1和靶2放置在实验台面上，使两靶之间的水平距离在250mm~300mm ，第1靶到枪口的距离在1mm 左右，并固定好。
2. 安装实验用枪
把一支56式7.62毫米口径的半自动步枪安装在实验装置上。
枪管护木夹在实验台前支架上，枪托夹在后枪支架上，调节垫块和螺钉使枪身与实验台面保持水平。
检查枪口保证处于1靶和2靶的中心的连线上，拧紧螺杆，稳固枪身。
3、连接靶1和靶2的连接线以及计算机。
4、用长皮尺测量靶1和靶2中心之间距离L；测量枪口端面到第1靶中心端面的距离Lo。
5、启动计算机和测试装置电源，用手和其它物件快速穿过靶1和靶2，模拟弹丸穿过的情况以触发记录系统，观测所测试的数据，保证记录仪器及计算机正常工作。
（实验正常后可以不做）
6、除实验人员外，留一人装弹，其他人员推到安全地带。
7、学生在实验人员的指导下装填弹药，听到“击发”口令后射击。
8、由实验人员检查枪械系统。
9、查看和记录实验数据。
五、实验记录及数据处理
a)射击诸元及实验条件
弹重：
口径：
弹形系数：
靶道温度：
枪口到第一靶距离咯Lo：
两靶间距离L：
b)数据记录
c) 数据处理
速度的温度修正量：ot ot tV V ∆=∆0011.0 标准条件下的初速：V V V c ∆+=0
初速的计算误差：1
)
(6754
.01
--=Ω∑=n V V
n
i oi （n ——射击发数）
六、实验报告
1. 实验名称；
2. 实验目的；
3. 实验仪器与设备；
4. 实验步骤；
5. 实验结果分析。