车载式火炮武器总体技术研究

论文摘要

本文的研究是针对世界各国大力发展车载火炮武器的现状，结合我国火炮武器的特点，运用先进的武器效能分析理论、武器系统总体技术、武器系统动力学理论，采用目前比较流行的大型有限元软件和多体动力学软件，建立了针对车载炮武器的理论分析模型、结构设计模型和实验分析验证模型，为车载炮的工程实践提供了理论设计和分析依据。本文的研究内容及结论主要体现在以下几个方面：(1)从武器技术发展的趋势以及未来战场的特点，详细描述了车载火炮武器在现代战争中的地位与作用，充分论述了发展车载火炮武器技术的必要性和国内外车载火炮武器的发展状况。(2)从车载式火炮武器结构，车载炮系统效能分析基本模型，车载榴弹炮单炮作战能力分析，车载榴弹炮营作战效能分析等方面提出了车载火炮的效能分析模型，并通过计算算例完整系统的对某型号车载式火炮武器系统效能进行了分析。(3)详细分析了影响车载炮射击精度的主要因素，利用ADMAS软件建立了车载炮发射动力学模型，并对某车载炮进行了分析计算，引入弹丸、内弹道随机初始条件，根据车载炮发射动力学模型对弹丸起始扰动进行了仿真，获得了相关仿真结果，还利用六自由度外弹道仿真模型，结合弹丸随机初始条件计算到的炮口扰动，进行了车载炮最大射程射击密集度仿真分析。(4)论文从车载火炮炮口冲击流场分析，车载炮车身冲击响应分析，车身拓扑优化，车身抗冲击波实弹射击试验等方面研究了车载火炮车身抗炮口冲击波响应以及提高其抗冲击能力等方面的问题。从有关实验数据和文献来看本文计算结果，表明本文所建立的冲击波流场计算模型以及车身冲击响应计算模型是合理的，所用的方法是正确可行的。(5)通过对车载火炮发射过程中系统参数对发射稳定性影响规律的分析，获得了车载火炮各系统参数中对发射稳定性指标的灵敏度，确定了底盘重心位置、炮身重心位置、摇架重心位置、高低机刚度阻尼、前中后三桥悬挂刚度和土壤刚度共11个参数为显著影响因子，为优化设计提供了设计变量，并通过对车载火炮稳定性多参数多目标优化，获得了较为理想的优化结果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外车载火炮武器的研究状况
• 1.3 论文主要工作
• 2 车载炮在现代战争中的地位与作用
• 2.1 现代战争中车载炮的地位与作用
• 2.1.1 车载炮具有不可替代的战略机动性能
• 2.1.2 车载炮是信息化、数字化设备的良好机动平台
• 2.1.3 车载炮是改造传统牵引式炮兵部队装备，同时取得机动能力、信息能力的最佳选择
• 2.1.4 车载炮保持炮兵在地面作战中火力骨干作用
• 2.2 发展车载火炮武器的重要性分析
• 2.3 车载式火炮武器的优势和前景
• 2.4 小结
• 3 车载式火炮武器系统效能分析
• 3.1 车载式火炮武器结构简介
• 3.2 车载炮系统效能分析基本模型
• 3.2.1 车载榴弹炮系统的可用度
• 3.2.2 车载榴弹炮系统的可信赖性
• 3.2.3 车载榴弹炮系统能力向量
• 3.2.4 车载榴弹炮系统的效能模型
• 3.3 车载榴弹炮单炮作战能力分析
• 3.3.1 评价作战能力的幂指数法
• 3.3.2 层次分析法求解各因素权重
• 3.3.3 幂指数法计算作战能力指数
• 3.3.4 01指数法
• 3.3.5 单炮作战能力费用分析
• 3.4 车载榴弹炮营作战效能分析
• 3.4.1 作战任务剖面
• 3.4.2 作战过程的量化模型
• 3.4.3 作战效能的量化模型
• 3.5 算例
• 3.5.1 单炮作战能力计算
• 3.5.2 炮兵营作战能力计算
• 3.6 本章小结
• 4 车载火炮武器系统射击精度分析
• 4.1 火炮的射击精度影响因素分析
• 4.1.1 概述
• 4.1.2 射击准确度影响因素
• 4.1.3 射击密集度影响因素
• 4.1.4 射击准确度、密集度的对精度的影响关系
• 4.2 车载炮射击密集度计算模型
• 4.2.1 火炮射击密集度计算模型
• 4.2.2 火炮六自由度外弹道方程
• 4.2.3 火炮最大射程地面密集度影响因素讨论
• 4.3 车载炮系统动力学建模
• 4.3.1 概论
• 4.3.2 基本假设
• 4.3.3 全炮拓扑关系的建立
• 4.3.4 坐标系
• 4.3.5 各部件受力分析
• 4.3.6 基本数据
• 4.4 仿真结果分析
• 4.4.1 全炮在重力作用下的静平衡求解
• 4.4.2 全炮动力学计算分析
• 4.4.3 计算结果分析和讨论
• 4.5 车载炮射击密集度计算及分析
• 4.5.1 起始扰动的计算
• 4.5.2 外弹道仿真、射击密集度计算及分析
• 4.6 结论
• 5 车载炮车身冲击响应分析
• 5.1 车载炮炮口冲击流场分析
• 5.1.1 炮口冲击流场的数值模拟计算
• 5.1.2 炮口冲击波测试试验
• 5.2 车载炮车身冲击响应分析
• 5.2.1 有限元方程
• 5.2.2 求解方法
• 5.2.3 有限元法求解稳定性和精度
• 5.2.4 有限元分析模型建立
• 5.2.5 计算结果及分析
• 5.3 车身拓扑优化
• 5.3.1 拓扑优化的概念
• 5.3.2 拓扑优化的模型
• 5.3.3 拓扑优化计算结果
• 5.3.4 拓扑优化车身在冲击波载荷下的动态响应
• 5.4 车身抗冲击波实弹射击试验
• 5.5 结论
• 6 车载火炮发射稳定性分析与优化
• 6.1 概述
• 6.2 车载火炮发射稳定性分析
• 6.2.1 发射稳定性分析模型
• 6.2.2 系统参数对发射稳定性的影响
• 6.3 车载火炮发射稳定性优化
• 6.3.1 车载火炮发射稳定性优化模型
• 6.3.2 车载火炮发射动力学模型的参数化
• 6.3.3 优化算法及优化过程
• 6.3.4 优化结果与分析
• 6.4 本章小结
• 7 全文工作总结
• 7.1 概述
• 7.2 本文完成的主要工作及结论和创新点
• 7.3 未来工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读博士期间发表的论文
• 攻读博士期间所获荣誉及奖励