火炮身管-反后坐装置集成优化设计方法研究

【引言】身管和反后坐装置是火炮的两个重要组成部件。身管主要承受火药燃气压力，导引弹丸运动并赋予其一定的初速度。反后坐装置通过后坐部分运动产生一定的后坐阻力，从而控制后坐运动规律，减小炮架受力，同时储存部分能量，为复进提供动力。身管和反后坐装置的设计涉及内弹道、后坐阻力、身管结构、强度、刚度、寿命等多学科，这些学科的模型都相对比较复杂，相互联系又相互制约。对于上述单学科的建模和仿真，已有研究者做了一定的工作。徐亚栋等从结构和刚度角度出发对身管进行了研究，并获得了身管近似模型。贾长治等基于虚拟样机建立了反后坐装置的仿真模型，并对其进行了定量化评估研究。宗士增等对火炮反后坐装置进行了动力学仿真和优化。然而目前对于火炮身管及反后坐装置的集成优化设计还鲜有研究。本文将火炮身管和反后坐装置集成为一体，综合考虑内弹道、后坐阻力、身管结构、强度、刚度及寿命等多个学科，实现各学科仿真模型间数据的相互自动传递，建立火炮身管－反后坐装置集成优化设计模型，在一定后坐行程限制下，从全局角度出发，以后坐阻力最小和身管最轻为优化目标，寻求身管和反后坐装置各设计参数间更优的匹配关系。