100毫米加农炮杀伤爆破弹空气动力特性分析和弹道计算

综合课程设计（B2）任务书

一、设计题目：100毫米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 mm

3 弹丸初速 v 0 =900m/s

4 弹丸射角 045θ=︒

5 弹丸质量 m =15.

6 kg

6 弹丸转动惯量比 222.03540.21529.46y x J J kgm kgm ==

7 火炮缠度 η=32(d)

8 引信为海时-1 引信，其外露长度为129 mm ，质量0.641kg,旋入弹体深度为29mm ，小端直径为8mm ；

9 质心位置（距弹底） X =172mm

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

学生签名：

日 期：2010-6-29

课程设计（论文）评语及成绩评定

前言

本次的综合课程设计是在学习了《弹丸空气动力学》与《弹道学》的基础上进行的，主要对弹丸结构进行空气动力特性分析，计算弹丸空气动力参数及弹道计算并对弹丸的飞行稳定性进行校核。

任何武器弹药的设计，总是在一定的战术技术要求下进行的。一般对武器弹药的战术技术要求，主要有威力、射程、精度和机动性等。而这些战术要求之间又是相互依存相互矛盾的。一个先进武器的设计过程，也是一个发现矛盾、分析矛盾和解决矛盾的过程。

弹丸在空气中飞行，周围空气与弹丸在相互作用下产生力和力矩，所受的空气动力和力矩取决于弹丸表面的受力情况，实际上就是压强和切向应力沿弹体表面的分布。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,它研究的是流体中的作用力和流体的运动规律。

弹丸空气动力学是在空气动力学的基础上发展起来的，是研究空气与在空气中飞行的弹丸之间相互作用的科学，可归纳为：研究弹丸飞行时，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，提高飞行稳定性的一门科学。

弹道学是随着发射武器的发展而形成的。弹道学包含内弹道学部分和外弹道学部分。内弹道学研究的是弹丸在膛内运动规律的科学，外弹道则是研究弹丸在空中运动有关的问题的科学。外弹道学与空气动力学的关系极为密切。外弹道是研究弹丸整个飞行过程的运动规律的一门科学，又称弹丸飞行动力学。这是因为解决外弹道一类问题时，总是首先那建立运动方程，然后寻求积分它们的方法，最后将所得的结果进行分析讨论。其第一步所建立的运动方程中，必定含有弹丸所受的气动力。若不能提供较为准确的气动力数据，则方程解就成为无本之本，所以外弹道学的发展是与弹丸空气动力学的发展分不开的。

外弹道学是研究弹丸在空中飞行运动规律及其相关问题的科学。由于技术的发展，弹丸速度越来越大，空气的阻力也渐增大到不能忽视的程度。计算机的出现，考虑影响弹丸运动因素的全面性，与实际情况的一致性和所需诸气动力系数的准确性，计算弹丸质心运动准确性成为关键。由于长圆形弹丸的出现，从而产生弹丸在空中飞行是可能颠倒﹑翻转致使射击不准确的问题，也就出现了弹丸在空中飞行稳定和不稳定的问题。所谓的飞行稳定性是指弹丸在空气中飞行过程中弹头始终向前，而且其几何轴线与速度矢

量线间的夹角很小的情况。

从本次课程设计中，我们应用了《弹丸空气动力学》和《外弹道学》的相关知识，结合弹丸结构参数分析了空气动力特性、计算了迎角为零时的空气动力参数，以及空气中的弹道计算和飞行稳定性计算。本次的课程设计是综合运用了空气动力学中对弹丸的空气动力特性分析与外弹道的弹道计算与飞行稳定性理论对100毫米加农炮杀伤爆破弹空气动力特性分析和弹道计算。

通过这次的课程设计，我更深一步的理解了弹丸在飞行过程中所受的各种力与力矩，弹丸飞行稳定的条件。学会了利用弹道表查弹道诸元，对弹丸有也有了进一步的了解。

目录

1 绘图 (1)

2 对弹丸结构进行空气动力特性分析 (2)

2.1空气动力和力矩 (2)

2.2弹丸结构参数计算 (3)

3 迎角为零时弹体空气动力特性计算 (5)

3.1 弹体表面摩擦阻力系数的计算 (7)

3.2 弹体底部阻力系数的计算 (8)

3.3 弹头部波阻系数的计算 (9)

3.4 弹尾部波阻系数的计算 (10)

3.5 弹体阻力系数 (10)

4 弹形系数与弹道系数 (11)

5 弹道诸元 (12)

6 弹丸飞行稳定性校核 (15)

6.1弹丸陀螺稳定性校核 (15)

6.1.1 翻转力矩特征数Kmz0的计算 (16)

6.1.2 阻质心距 (16)

6.1.3 缠度上限 (17)

6.2 弹丸追随稳定性 (17)

7结果分析 (20)

附图1：弹体图

附图2：半备弹丸图

附图3：零件图

1．AUTOCAD绘制弹体零件图和半备弹丸图

根据设计任务书给出的弹丸结构简图以及尺寸，用AUTOCAD软件绘制弹体图及半备图。进入AUTOCAD界面后，建立A3图纸进行绘图。

1) 由弹体图的总体尺寸，进行页面的布局设置；

2) 利用图层管理器创建图层，设定线型、线宽和颜色，为便于绘图，最好多建图层，如粗实线、细实线、中心线、剖面线、尺寸线等，并设定好不同的颜色以及不同的线型和线宽；

3) 利用标注样式管理器，创建尺寸标注样式。根据需要，创建标准标注、带尺寸公差标注、圆柱标注等