火炮身管壽命研究?

蔣澤一，李 強(qiáng)，薄玉成

（中北大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，山西 太原 030051）

0 引言

身管是火炮的重要部件之一，其使用狀況直接影響武器的運(yùn)用效果和人機(jī)功效。身管壽命是火炮自動(dòng)武器的一個(gè)重要的評(píng)判指標(biāo)。

火炮發(fā)射過(guò)程是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程，它包括多種形式的運(yùn)動(dòng)以及能量轉(zhuǎn)換。火炮身管在一定程度上可視為超高壓壓力容器，其核心作用在于把火藥氣體的熱能轉(zhuǎn)化為彈丸運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能。在此過(guò)程中，還伴隨著火藥點(diǎn)、傳火產(chǎn)生的壓力波的傳遞和反射，彈體與膛壁的摩擦與傳熱等復(fù)雜問(wèn)題。顯而易見(jiàn)，上述各種現(xiàn)象的產(chǎn)生、發(fā)展不是孤立的，而是相互影響、相互滲透的，它們共同構(gòu)成了身管受力的復(fù)雜過(guò)程。

在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)條件下，越來(lái)越追求高膛壓、高初速的火炮，因此，推進(jìn)對(duì)身管壽命的深入研究具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。

1 身管壽命概念

對(duì)于槍炮而言，身管壽命包括損傷壽命和疲勞壽命。

1.1 損傷壽命

損傷壽命是指經(jīng)過(guò)若干次射擊后，身管由于內(nèi)膛燒蝕磨損而達(dá)不到規(guī)定的彈道性能所構(gòu)成的損傷壽命。

射擊時(shí)，身管在高溫下受熱膨脹，身管受熱應(yīng)力而產(chǎn)生一定的向外徑方向的彈性變形，必須給身管一定的彈性變形空間。如果身管在彈性變形時(shí)受到某方面的約束，這樣身管在受熱應(yīng)力的同時(shí)，還會(huì)受到拉應(yīng)力或壓應(yīng)力，幾種應(yīng)力耦合疊加后若超過(guò)身管的強(qiáng)度極限，身管就會(huì)產(chǎn)生塑性變形，同時(shí)，身管在彈變時(shí)接觸到約束，會(huì)由于熱應(yīng)力還未消失而向相反的方向膨脹，如果膨脹超過(guò)回復(fù)位置，使身管內(nèi)徑變小，此段就形成了縮徑。……