大口径火炮发射动力学创新设计

米粮川，杨洪澜，徐长顺，张红霞

（齐齐哈尔大学 机电工程学院，黑龙江 齐齐哈尔 161006）

火炮的威力是火炮在战斗中迅速而准确地歼灭、毁伤或压制目标的能力，关键是能够赋予弹丸较高速度，具有较大动能。火炮作为发射平台，根据动量守恒原理，火炮会受到较大的反作用力。如何把炮架上的反作用力限定在一定范围内，稳定可靠地耗散掉火炮的后坐动能，是炮架设计的关键技术。此项技术影响火炮炮架的强度和可靠性，特别影响火炮轻量化的设计，直接影响火炮的战术机动性和战略机动性。从最基本的牛顿力学出发，推演作用力、动能、耗散能为基本元素的动力学方程，将具有较强的概念操作性。对火炮总体设计方案的创新具有基础性的决定作用。

1 火炮发射系统的动力学描述

根据火炮总体结构特点和分析要求，建立了d’Alembert-Lagrange方程描述火炮的多体系统的动力学数学模型，定性研究火炮系统随条件和参量的变化而运动状态和性能的变化。目的在于给出火炮动力学分析的一个理论概念框架。

根据达朗伯原理和虚功原理能够得到动力学的普遍方程：

此方程表明，在理想约束条件下，质点系的各个质点在任一瞬时所受的主动力和惯性力在虚位移上所作的虚功之和等于零。在这个方程中的各个质点的虚位移可能不全是独立的，这样解算时还要找出虚位移之间的关系。而将动力学的普遍方程用独立的广义坐标表示，推导出第二类拉格郎日方程，更便于非自由质点系的动力学问题的求解。……