中北大学高跃飞反后坐后坐运动部分思考题

1.火炮为什么要采用反后坐装置？

答：和刚性炮架火炮相比，反后坐装置的作用主要有以下两个方面。（1）减小火炮架体在射击时的受力。（2）把射击时的全炮后坐运动变为可控的炮身后坐运动，并能自动复位。

2.什么是正面问题？什么是反面问题？两者之间有什么关系？

答：后坐正面问题是指在正常射击条件下，已知后坐阻力规律，求解后坐运动方程，确定制退机流液孔尺寸和反后坐装置的结构尺寸。

后坐反面问题是指在各种射击条件下，已知反后坐装置的结构尺寸和制退机流液孔尺寸，求解后坐方程得到后坐阻力和后坐运动诸元。

两者之间是互逆的关系。

3.后坐过程中，火炮后坐部分受哪些力的作用？其运动方程如何建立？

答：主动力：炮膛合力、后坐部分重力约束反力：摇架导轨提供的法向反力阻力：制退机力、复进机力、反后坐装置密封装置的摩擦力、摇架导轨的摩擦力

运动方程：以炮膛轴线为x轴，由牛顿第二定律，有m h d2x/dt2=F pt-FΦh-F f-F-F T+m h g sinφ

4.什么是炮膛合力？炮膛合力三个时期（启动时期、弹丸在膛内运动时期、火药气体后效时期）怎样计算？变化规律如何？

答：火炮射击时，在身管内膛火药燃烧产生的火药燃气压力作用于身管内膛的、向后的作用力称为炮膛合力。如何计算：启动时期：炮膛合力较小弹丸在膛内运动时期：F pt=F t-F zm-F dx 火药气体后效时期：F pt=F g e-t/b变化规律：炮膛合力的作用时间短、变化剧烈，有很大的峰值；在炮口点，由于弹丸脱离炮口后弹带的阻力消失，炮膛合力有一个跳动；后效期内，炮膛合力逐渐衰减至一个大气压。

5.如何进行火炮后座时全炮受力分析，采用哪些假设、各力的作用位置及特点？

答：基本假设如下：（1）火炮和地面均为刚体。（2）火炮放置在水平面上，方向角为0°，忽略弹丸回转力矩的影响，所有的力均作用在射面内。（3）射击时全炮处于平衡状态。

受力：主动力：炮膛合力，作用在炮膛轴线上；全炮的重力，作用在战斗状态时火炮的质心上。约束反力：地面给车轮和驻锄的垂直反力；地面对驻锄的水平反力；地面对车轮的摩擦力。惯性力：作用在质心G上。特点：？

6.为什么要将炮膛合力向后坐部分的质心简化？结合动静法对火炮的受力分析得到什么样的结论？为什么说反后坐装置可以控制全炮的受力？

答：为什么：为了方便表示结论：在内弹道参数、结构尺寸和火炮质量确定后，各约束反力只与后坐阻力F R有关。为什么：射击时作用在火炮上的炮膛合力与后坐运动惯性力合成后，等效于一个动力偶矩和一个通过后坐部分质心的与后坐阻力方向相反的作用力。

7.如何建立火炮后座时全炮的动平衡方程？

答：取水平向后为x轴的正方向，垂直向上为y轴的正方向，则全炮的动平衡方程为

∑X=0 F R cosφ-F TB=0

∑Y=0 F NA+F NB-m z g-F R sinφ=0

∑M B=0 F pt L e+F R h+F NA L D-m z g L xφ=0

8.火炮的后坐静止性和后坐稳定性条件是什么，如何建立这些条件？

答：后坐静止条件：F Rmax≤[F T] 该条件通过驻锄设计和火炮总体设计来保证。

后坐稳定条件：m z g L xφ≥F pt L e+F R h 火炮后坐稳定条件就是要使火炮稳定力矩大于射击过程中的颠覆力矩。

9.什么是后坐稳定极限角？什么是稳定极限后坐阻力？其作用是什么？

答：后坐稳定极限状态时的射角称为后坐稳定极限角φj。在后坐稳定极限角时的后坐阻力F Rj 称为稳定极限后坐阻力。作用：保证火炮后坐的稳定性。

10.根据后坐运动的特点，从动量和能量角度说明反后坐装置为什么能够大幅度地减小后坐阻力。

答：从动量的角度看，反后坐装置是一个缓冲器，它将一个幅值很大、作用时间短、变化剧烈的炮膛合力转化为一个幅值较小、作用时间长、变化较平缓的后坐阻力，传递到炮架上。从能量的角度看，反后坐装置是一个能量变换器，它将一个幅值很大、变化剧烈的炮膛合力在短距离上做的功转化为一个幅值较小、变化较平缓的后坐阻力在较长距离上做的功。后坐过程中系统内做的功并没有减小，但作用到炮架上的力却减小了。

11. 如何估算平均后坐阻力的大小？说明为什么增加后坐部分质量能过减小后坐阻力？答：如何估算：F Rpj≈(m h W max2/2)/lλ原因：由于增加后坐部分质量，自由后坐的动能必然减小，由上式中可以看出，在lλ一定时，平均后坐阻力F Rpj减小。

12.什么是后坐制动图？制定后坐制动图的原则有哪些？

答：后坐制动图是后坐过程中后坐阻力F R随后坐行程变化的图形，体现了后坐运动变化规律的特点。原则是：1.减小后坐阻力F R2.减小后坐长度3.满足稳定性要求4.具有可实现性5.规律变化简单

13.固定火炮和野战火炮典型后坐制动图是怎样建立的，各自的特点是什么？

答：P40 3.2.2小节

14.为什么要进行自由后坐运动计算？如何求解膛内时期、后效期的自由后坐运动？

答：原因：（1）自由后坐的引入便于后坐运动方程的求解。（2）自由后坐的引入有助于火药气体后效期的研究。求解：P31 3.1.1小节+P33 3.1.2小节

15.制退后坐运动分为几个时期，各自的特点是什么？

答：（1）弹丸在膛内运动时期。此阶段的特点是：0≤t＜t g，F pt＞F R，后坐部分加速后坐。（2）火药气体后效时期。此阶段内，t g≤t＜t k，后坐运动由加速转变为减速，出现速度极大值v max。（3）惯性后坐时期。此阶段内，t k≤t≤tλ，且无火药气体作用，只有后坐阻力作用，后坐部分作减速运动，直至v=0。

16. β、βT、ηT、χ、τ、b、W max、W KT的物理含义是怎样的，相互之间有什么关系? 答：物理含义：β:火药气体作用系数βT：有炮口制退器时的火药气体作用系数ηT：炮口制退器效率χ：炮口制退器冲量特征量τ:后效期作用时间b：时间常数W max：最大自由后坐速度W KT：有炮口制退器的后效期结束时的自由后坐速度关系：？

17.设计复进机首先要确定的基本参数是什么？液体气压式复进机中的液体起什么作用？答：设计复进机首先要合理地确定复进机初力F f0和压缩比C m。液体气压式复进机中的液体起传力和密封气体的作用。

18.反后坐装置中液体流动所遵循的连续方程、伯努利方程是什么？对液体流动的基本假设是什么？

答：连续方程：w1A1-w2A2=0 伯努利方程：z1g+p1/ρ+w12/2=z2g+p2/ρ+w22/2+H r 假设：（1）液体是不可压缩的；（2）流动是一维定常流；（3）液体在制退机中的流动，以地球为惯性参考系。

19.如何推导制退机（最简单的制退机和节制杆式制退机的）液压阻力？

答：P83 5.3小节+P87 5.4小节

20.为什么要对节制杆的理论外形进行调整？

答：节制杆理论计算的外形在实际应用时存在以下的问题。（1）对火炮实际射击条件的适应性差。（2）理论外形加工工艺差。