理想狀態下彈丸身管耦合系統動力響應特性研究

吳會民，宋春霞，王寶元，邵 婷

(1.西北機電工程研究所，陜西 咸陽 712099；2.海軍蚌埠士官學校，安徽 蚌埠 233012)

彈丸膛內運動、炮口起始擾動對彈丸的射擊精度有著密切的關系，因此，研究膛內時期彈丸運動規律，以獲得彈丸出炮口瞬時的運動姿態顯得十分重要。

傳統的膛內時期彈丸運動規律研究是將彈丸視為質點，不能很好的反映彈丸身管的耦合關系和彈丸出炮口的姿態。隨著計算機技術的發展和數值計算理論與方法的成熟，對彈丸膛內運動規律的研究逐漸深入，文獻[1]將膛內運動的彈丸由質點模型假定為剛體模型，并假定彈帶中心沿炮膛軸線運動，研究了彈丸在柔性身管中的運動；文獻[2]仍然以剛體動力學理論為基礎上，建立了較為完善的彈丸膛內外發射動力學模型，運用凱恩方法推導了彈丸膛內運動過程的動力學方程，編制了相應的軟件；文獻[3]采用有限元法研究了M829高速動能彈炮口初始擾動與射擊精度的關系；文獻[4]采用DYNA3D軟件，建立了37mm火炮陶瓷噴嘴瞬態熱固耦合動力學有限元模型。但是，目前的模型很少涉及到對彈帶與膛線的描述，主要原因是軟質材料彈帶和身管膛線相互作用過程中會發生塑性變形，多剛體動力學無法描述這一現象。

筆者主要考慮彈丸重力、彈丸質量偏心、起始裝填角等對彈丸身管耦合系統動力響應影響因素，并本著由簡至繁的原則，不考慮身管彎曲、彈底壓力推力偏心等因素，將彈丸身管耦合假設為理想狀態，建立彈丸身管耦合系統有限元模型[5]，并利用波動理論[6]研究理想狀態下彈丸身管耦合系統動力響應。……