机枪喷管气流反推减后坐动力学建模分析

摘要

本文介绍了12.7mm大口径机枪的研究背景和发展趋势，以89式12.7mm大口径机枪系统为研究对象，概括叙述了该机枪系统的自动原理和技术特点。并建立机枪系统动力学模型进行仿真分析，来研究机枪系统的动力学特性和减后坐效能。
　　基于自动武器气体动力学和经典内弹道学的理论，提出相关假设并建立数学模型。利用Matlab软件编程对所建立的方程组进行数值求解，得到内弹道时期、后效期时期火药气体压力以及导气室气体压力随时间的变化规律。
　　运用Adams软件建立机枪系统的刚柔耦合模型，并对机枪系统进行刚柔耦合动力学仿真分析，研究机枪在射击过程中机框的运动特性和膛口的跳动情况，同时检测机枪后坐力和后坐位移，为研究机枪喷管气流反推减后坐提供对比基准。
　　通过了解内能源减小机枪发射后坐力技术，引入喷管气流反推式减后坐机枪，提出了不同的喷管结构类型，并对新结构建立数学模型，计算不同结构类型的内弹道、后效期膛压和导气室气体压力。选取既满足弹丸初速限定要求又能够最大的减小后坐冲量的结构类型，进行刚柔耦合动力学仿真分析，监测其机框运动特性和膛口跳动情况，同时检测其后坐力和后坐位移，证实了喷管气流反推减后坐机枪系统不仅能够提高射击精度，还能够有效的减小机枪后坐力。为减小机枪射击后坐力提供了一种有效措施。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文的主要研究工作

2 89式12．7mm大口径机枪系统概况

2．1 89式12．7mm大口径机枪结构简介及自动原理

2．2 89式12．7mm大口径机枪系统技术特点

2．3 本章小结

3 内弹道、后效期与导气室压力计算

3．1 内弹道时期火药气体的压力计算

3．1．1 基本假设

3．1．2 内弹道方程组

3．1．3 内弹道方程组的求解

3．2 后效期压力计算

3．2．1 后效期膛内气体流动特点以及基本假设

3．2．2 后效期的相关计算

3．3 导气室气体压力计算

3．3．1 导气室气体压力计算的基本假设

3．3．2 导气室气体压力计算

3．4 气体压力计算结果

3．5 本章小结

4 89式12．7mm机枪的动力学建模仿真分析

4．1 ADAMS软件理论基础

4．1．1 Adams软件概述

4．1．2 Adams/ViewFlex柔性体介绍

4．1．3 Adams 动力学方程与求解

4．2 建立机枪系统的虚拟样机模型

4．2．1 机枪仿真前的基本假设

4．2．2 建立机枪虚拟样机模型

4．2．3 机枪系统添加约束

4．2．4 施加驱动及载荷

4．2．5 柔性体的生成

4．3 刚柔耦合动力学仿真与结果分析

4．3．1 膛压及导气室压力击发信号

4．3．2 机框的运动特性分析

4．3．3 膛口的运动特性分析

4．3．4 机枪后坐力分析

4．4 本章小结

5 机枪减后坐状态下的动力学仿真分析

5．1 喷管气流反推式减后坐机枪系统模型及火药气体压力计算

5．1．1 喷管气流反推式减后坐机枪系统物理模型

5．1．2 喷管气流反推式减后坐机枪系统实体模型

5．1．3 喷管气流反推式减后坐机枪系统的火药气体压力计算

5．2 喷管安装在基座A位置处时机枪的建模分析

5．2．1 基座A位置处的喷管结构类型

5．2．2 基座A位置处各喷管类型的结果参数对比

5．2．3 喷管安装在基座A位置处时机枪的动力学仿真及对比分析

5．3 喷管安装在基座B位置处时机枪的建模分析

5．3．1 基座B位置处的喷管结构类型

5．3．2 基座B位置处各喷管类型的结果参数对比

5．3．3 喷管安装在基座B位置处时机枪的动力学仿真及对比分析

5．4 本章小结

6 总结与展望

致谢

参考文献

附录