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《南京理工大学》 2003年
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增程外弹道理论分析及数值仿真

马艳琴  
【摘要】:根据十五期间重点预研课题“超远程火炮总体技术研究”的要求,本文提出了超远程火炮武器系统实现增程的两种技术方案——提高初速、火箭助推、滑翔增程相结合的方案和底部排气、火箭助推、滑翔增程相结合的方案;对两种增程技术方案,分别进行方案设计,建立了外弹道计算模型,编制了仿真计算软件,进行了外弹道仿真计算;为了使本文提出的超远程火炮武器系统实现增程的方案,成为一个统一的整体,建立了主控模块,对各计算模块进行了集成。 本文利用多种计算方法对两种增程方案进行了技术设计,优化选取了各相关参数,并进行了外弹道仿真计算。针对目前155mm炮弹以及底排弹丸的结构特点,设计了实现增程的弹丸外形示意图;在给出弹丸外形尺寸的基础上,进行了气动力计算,得出了相应的气动力计算结论;对两种增程技术方案分别建立了外弹道计算模型,并编制了相应的计算软件;分析了合理的炮口初速,给出了火箭助推段的合理点火点和合理的发动机工作时间;提出了几种不同的滑翔方式,并对每一种滑翔方式的数学模型和控制方程进行了分析和说明;就滑翔段直线弹道分析了炮口速度、滑翔起点、滑翔控制参量以及滑翔结束点对射程的影响,通过对数值仿真结果的分析,得出了有利于滑翔使射程增加的合理的起始速度范围、适合的滑翔起点、滑翔控制方案中弹道倾角的合理性;在此基础上,利用小扰动方法,分析了滑翔飞行段弹丸的动态特性;利用多目标优化设计方法,对文中涉及到的主要参量进行了优化设计,得出了优化结果;引入底排火箭串联结构,提出了合理的底排工作时间,并进行了底部排气、火箭助推和滑翔增程相结合方案的数值仿真;为了使内容具有系统性,进行了二次开发,根据增程外弹道总体设计原理和设计方法,给出了总体设计结构图,结合给出的结构图进行了系统总体设计,并且对本文给出的系统软件介绍了使用说明。 本文的研究工作,不仅为本项目的方案选择和确定提供了科学的依据,而且在以后的项目研制中,也将发挥重要的作用。
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