彈丸膛內運動分析

吳會民，牛長根

（1.西北機電工程研究所，陜西 咸陽 712099；2.許昌職業技術學院，河南 許昌 461000）

彈丸膛內運動與起始擾動有著密切的關系，為了提高彈丸的射擊精度，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十分重要。

在研究彈丸膛內運動時一般將彈丸視為剛體。美國Marting和Robert［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］建立了較為完善的彈丸發射動力學模型，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；同時建立了較為完善的彈丸六自由剛體外彈道模型，其理論基礎仍然是建立在剛體動力學理論基礎上，將彈丸簡化為剛體模型。

隨著數值計算理論與方法的成熟，采用有限元模型研究火炮發射動力學得到了迅速的發展。火炮發射動力學己成為一門技術含量較高的邊緣交叉學科。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。軟質材料彈帶和身管膛線相互作用過程中會發生明顯的塑性變形，多剛體動力學無法描述這一現象。

本文利用有限元計算方法，研究了彈性彈丸膛內運動規律。考慮了膛線和彈帶的作用，同時身管也作為彈性體進行研究。利用數值計算結果，采用應力波理論研究了彈丸膛內運動規律。……