火炮设计理论试题及答案
火炮设计理论
K1 dx1 v1 dx v
由理论力学知， v1 v v10
方向 大小 √ ? √ √ √ ?
v1 pb K1 tg v pa
这就是传速比K1的解析式，若已知随x的变化规律，则可求得K1随x的变 化规律。
火炮设计理论
主讲：张相炎 教授
南京理工大学火炮教研室
联系电话：84315581
第四章 火炮自动机构设计
§4.1 概述
1 火炮自动机
1.1 自动炮 自动炮 T 半自动炮 非自动炮 连续自动射击与单发射击 1.2自动动作 击发、收回击外、开锁、开闩、抽筒、抛筒、供弹、输弹、关闩和闭 锁等。 1.3自动机 火炮自动机是自动火炮射击时，利用火药燃气或外部能源，自动完 成重新装填和发射下发炮弹，实现自动连续射击的各机构的总称。T
§4.1 概述
3 火炮自动机的发展
火炮自动机的发展，主要围绕： 提高初速 提高射速 提高机动性（包括减轻重量、减小后坐力等） 提高可靠性 主要发展方向有： （1）通用化：同一口径的火炮自动机具有多用途（可海、陆、空 通用），即一机多用。 （2）系列化：火炮口径序列化，型号序列化（逐步改进）。 （3）标准化：设计标准化，制造标准化，试验标准化。 （4）多样化：现有工作原理的综合运用，以及新原理、新结构的 创新。 （5）新概念：观念创新，技术突破等，如“金属风暴”。
T T
1.3 建立自动机动力学模型
渐变过程→运动微分方程 突变过程→撞击计算
1.4 动力学仿真
模型确认、仿真
1.3 传速比 （1）传速比 单自由度自动机构 → 基础构件运动规律 → 工作构件对基础构件的关系→工作构件的运动规律 → 自动机构运动规律
中北大学火炮自动机设计
一．填空题（有的可能是简答）1.按火炮自动化程度不同，可以将火炮分为自动炮、半自动炮和非自动炮三类。
P12.火炮自动机，从利用能源上分，主要有内能源自动机、外能源自动机、混合能源自动机。
P513.自动炮按其用途可分为高炮、航炮和舰炮三类。
P14.火炮自动机技术的主要发展方向包括（1）通用化（2）序列化（3）标准化（4）多样化（5）新概念。
105.火炮自动机设计的研究方法主要有经验研究法、实验研究法和理论研究法。
P136.按中间构件不同，纵动式炮闩的加速机构分为杠杆式、凸轮式、杠杆-卡板式、齿轮式、液压式、弹簧式、混合式等。
按动作特性，又可分为撞击作用式、平稳作用式和混合作用式。
P2617.三大位置进弹口、输弹出发位置和药室。
三大阶段拔弹、压弹和输弹。
P2788.炮闩纵动式闭锁机构分为回转闭锁机构、卡铁闭锁机构、倾斜闭锁机构等。
P235横动式炮闩的开闩机构主要有卡板式开闩机构和弹簧式开闩机构等。
P2639.从工作原理上分类，火炮自动机可分为后座式自动机、导气式自动机、转膛式自动机、转管式自动机、链式自动机、双管联动式自动机等。
P52二．概念题11.自动炮P1自动炮是指能自动完成重新装填和发射下一发炮弹的全部动作的火炮。
12.闭锁P2在关闩的同时或关闩到位之后，使炮闩及炮尾成为暂时刚性连接的过程。
13.开锁P2解除炮闩与炮尾的临时刚性连接的过程。
开锁使炮闩可以相对炮尾产生运动。
14.发射机构P344发射机构是控制自动机实现发射和射击的结构。
15.输弹P2射击时依次将处于输弹出发位置的炮弹沿输弹线输入炮膛，使之处于待击发位置的过程。
16.火炮自动机P1火炮自动机是自动炮的一个独立组成部分，是自动炮射击时，利用火药燃气或外部能源，自动完成重新装填和发射下一发炮弹的全部动作，实线自动连续射击的各机构的总称。
17.首发装填机构P341首发装填机构是指在自动机不发射的情况下，利用外能源进行首次开闩，并驱动部分自动工作机构一次，使自动机处于待发射状态的机构。
火炮设计理论课程考试标准答案16
课程名称： 火炮设计理论 学分： 4.5 教学大纲编号：01023202试卷编号：010******* 考试方式：闭卷 满分分值： 100 考试时间： 120 分钟二、试分析图示杆后坐驻退机的液体流动情况，并推导其液压阻力0Φ的计算式。
（15分）解：1）连续方程：设射流相对活塞杆的速度为'w ，相对活塞杆而言，有连续方程a w VA '=，即V a Aw ='，射流绝对速度V a a A V w w -=-='。
（5分） 2）能量方程：()2222221222122V a a A K w K w w w p ⎪⎭⎫ ⎝⎛-==+=+=ξξρ，即 2212V a a A K p ⎪⎭⎫ ⎝⎛-=ρ（5分）3）液压阻力：()()223102V a a A K a A p -=-=Φρ（5分） 三、图示为某自动机构后坐时的机构简图。
其中加速臂1的质心与转轴O 重合。
试写出自动机运动微分方程，并说明方程中各项的意义；写出自动机附加阻力T 的表达式。
（15分）解：1）运动微分方程为：F x A x M =+•••2（5分） 其中：442433232222112120m K m K J K m K m m M ηηηη+++++=dxdK m K dx dK m K dx dK J K dx dK m K A 4444333322221111ηηηη+++=一、回答下列问题：(每题5分，共60分)1．什么是机构的逆传动？（在构件传动过程中，各零件的运动方向不变，而能量传递方向发生变化，由工作构件带动基础构件运动的阶段称为机构的逆传动。
）2．什么是浮动原理？（对自动炮而言，在后坐部分的复进过程中进行击发，利用后坐部分的复进动量部分抵消火药气体对后坐部分的后坐冲量，从而减小后坐；并且保证连发射击时后坐部分的运动介于后坐到位与复进到位之间，好象后坐部分“浮”在浮动行程上。
）3．两构件斜撞击时，恢复系数b 是如何定义的？（撞击前后两构件的速度在接触点处公法线方向投影的相对值之比。
【机械课件】火炮设计理论课程考试标准答案37.doc
解: 1) 二、试分析图示杆后坐驻退机的液体流动情况，并推导其液压阻力中。
的计算式。
（15分）运动微分方程为：Mx+Ax =F (5分) 丫2 丫2 2 丫 2I > I . lx 1 lx 今— xV q xY j其中：M - m Q + +— m x +— J 2 +— m 3 + ------- /n 4朽-〃3 〃4K 】 dK 、 K, , dK. K. dK. K. clK彷 dx dx dx rj 4 dx课彳呈名称： 火炮设计理论 学分：4.0教学大纲编号：01023202 试卷编号：010******* 考试方式：团1卷 满分分值：100 考试时间：120 分钟 一、回答下列问题：（每题5分，共60分） 1 .供输弹过程中，弹丸必须严格定位的三大位置指的是什么？（进弹口、输弹出发位置、药室。
）三大阶 段指的乂是什么？（拨弹、压弹、输弹。
） 2. 导气装置的哪些结构参数对气室压力的变化规律有影响？（导气孔在身管上的位置、导气;孔最小横断 面积、气室初始容积、活塞面积、活塞与气室壁间的环形面积、活塞及其随之运动的质量等。
） 3. 什么是浮动原理？（对日动炮而言，在后坐部分的复进过程中进行击发，利用后坐部分的复进动量部 分抵消火药气体对后坐部分的后坐冲量，从而减小后坐；并且保证连发射击时后坐部分的运动介于后坐到 位与复进到位之间，好象后坐部分“浮”在浮动行程上。
） 4. 炮身的主要作用是什么？（承受火药气体压力和引导弹丸运动。
）主要包括哪儿个部件？（身管、炮尾、 炮闩。
） 5. 采用两段坡膛的目的是什么？（为了减小坡膛的磨损）其锥度各为多少？（为了保证弹丸定位可靠， 第一段的圆锥度应大一些，一般取为1/10；为了减小磨损，第二段的圆锥度应小一•些,一-般取为1/30〜1/60。
） 膛线的起点在哪一段？（膛线的起点在第一段圆锥上。
） 6. 采用自紧身管提高身管强度的原理是什么？（自紧身管在制造时对其内膛施以高压，使内壁部分或全部 产生塑性变形；内压消除以后，由于管壁各层槊性变形不一致，在各层之间形成相互作用，使内层产生压 应力而外层产生拉应力；由于内壁产生与发射时方向相反的预应力，因此使发射时身管壁内应力趋于均匀 致，从而提高身管强度。
火炮设计理论 学习指南
《火炮设计理论》课程简介火炮设计理论是武器系统与工程（火炮）专业的主要专业课，是一门综合应用基础理论和专业基础理论的工程设计课程。
通过本课程学习，使学生掌握火炮设计基本理论和方法，为今后的工作打下专业基础。
火炮设计理论，是火炮工程研究的理论依据，是火炮科研人员必须掌握的基本理论。
火炮设计理论主要研究火炮这样一种特殊机械系统在高温、高压、高速、高应变率状态下的特性及其设计理论。
火炮设计理论课程主要介绍火炮设计的基本概念、基本理论和基本方法，包括火炮设计理论的主要内容和发展，火炮主要零部件（包括炮身、反后坐装置、自动机及炮架等）的设计理论和方法。
教学组织以课堂教学为主，辅助自学、网络教学和实验教学。
教学方式以多媒体课件为主，结合板书、交流互动等多种形式。
课程的教学目标与基本要求1. 教学目标：通过本课程的学习，使学生掌握火炮及其主要零部件设计的基本理论和方法，提高学生综合运用学习过的基础理论和专业基础知识及解决实际工程技术问题的能力。
2. 基本要求：了解火炮设计理论及其发展，熟悉火炮设计理论的基本方法和思路，掌握炮身、反后坐装置、自动机、炮架等火炮主要零部件设计的基本理论和方法。
学时数：总 64 学时，其中：授课56学时，实验8学时教材：张相炎主编，火炮设计理论，北京理工大学出版社，2005年参考书目：①谈乐斌等编，火炮概论，北京理工大学出版社，2005年②伊玲益编，炮身设计，国防工业出版社，1977年③高树滋等编，火炮反后坐装置设计，兵器工业出版社，1995年④张相炎编著，火炮自动机设计，北京理工大学出版社，2010年⑤韩魁英等编，火炮自动机设计，国防工业出版社，1988年⑥孙远孝等编，炮架及总体设计，兵器工业出版社，1995年第1次课(1 绪论)一、教学目的和要求了解火炮设计理论的地位和作用、发展，熟悉火炮设计理论的主要内容。
二、教学内容纲要1 火炮的特点、地位、作用2 火炮设计流程3 火炮设计理论的主要内容、方法4 课程的地位、作用、学习方法与基本要求5 课程的学习安排三、重点、难点课程的特点、学习方法、要求四、教学方法，实施步骤根据本章课的内容特点，运用启发式、分析式等教学方法讲授本课程内容。
火炮设计理论(炮身设计)
§2.1 概述
药筒分装式药室： 适用于药筒分装式炮弹的药室，先装弹丸，再装药筒及 发射药。 药室结构形状由药筒的外形结构形状确定。
药筒分装式药筒有两种结构形式： 一种与定装式药筒相同，仅药筒口部较短； 另一种药筒仅有药筒主体。 对应第一种药筒，药室也与定装式药室相同，仅园柱部 较短； 对应第二种药筒，药室仅由药室主体（基本锥体）和园 柱部组成。
§2.1 概述
4 身管寿命
4.1 身管寿命 火炮在按规定射击条件射击，身管在丧失要求的功能、 安全性或毁坏之前，所发射的当量全装药炮弹数。 4.2 身管主要失效现象 炸膛； 胀膛； 膛线剥落； 炮膛挂铜。
§2.1 概述
4.3 身管寿命分类
烧蚀寿命 烧蚀寿命终止标准： ①初速下降百分数超过规定值（5%～10%）。一般可以通 过测量药室增长量来评定烧蚀寿命等级。 ②射击密集度超过规定范围（如散布面积超过8倍）。
§2.1 概述
2 炮身的结构设计 2.1 内膛结构
药室部 坡膛
导向部
§2.1 概述
2 炮身的结构设计 2.1 内膛结构
2.2.1 药室： 发射前容纳/承装发射药(及药筒)；击发后提供火药正 常燃烧空间的炮膛部分。 药室容积由内弹道设计确定，药室结构形状取决于炮弹 结构及装填方式等。 药室分为药筒定装式药室、药筒分装式药室、药包分装 式药室。
主讲：张相炎 教授
南京理工大学火炮教研室
联系电话：84315581
第二章 炮身设计
§2.1 概述
1 炮身 1.1 炮身 1.2 炮身的作用 1.3 炮身的组成 完成炮弹的装填和发射，并赋予弹丸 初速和方向的火炮主要部件。 承受火药气体压力，引导 弹丸运动。 炮尾
身管
炮闩
火炮设计理论范文
火炮设计理论范文火炮是一种重要的军事装备，广泛用于战争和防御中。
它具有远程射击、高杀伤力和精确命中目标的特点。
火炮的设计理论包括枪管设计、炮弹设计、炮架设计和火控系统设计等多个方面，下面将对火炮设计的几个关键理论进行介绍。
首先，枪管设计是火炮设计中的核心。
枪管的设计直接影响到火炮的射程、精确度和杀伤力。
好的枪管设计需要考虑材料选择、内径和膛线设计以及冷却系统等因素。
材料选择一般选择耐高温、耐磨损和耐腐蚀的合金钢。
内径的选择通常由炮弹直径决定，直径越大炮弹的杀伤力越高。
膛线设计会影响到炮弹的旋转稳定性，一般采用螺旋形状的膛线来增加稳定性。
冷却系统可以通过导热材料和冷却液来降低枪管温度，延长使用寿命。
其次，炮弹设计是火炮设计中的另一个重要方面。
炮弹的设计直接关系到火炮的杀伤力和射程。
炮弹一般由弹头、装药和外壳组成。
弹头的设计需要考虑杀伤方式和杀伤范围。
常见的弹头设计包括杀伤型、爆炸型和杀伤爆炸型。
装药的设计需要考虑到炮弹的射程和速度。
外壳的设计需要考虑到炮弹的强度和密封性。
炮弹的设计需要根据具体的火炮型号和使用环境进行优化。
此外，炮架设计是火炮设计中的另一个重要方面。
炮架的设计需要考虑到火炮的稳定性和可操作性。
稳定性可以通过合理的重心设计和支撑系统来实现。
可操作性可以通过合适的重量和尺寸，以及方便易用的操作系统来实现。
炮架的设计还需要考虑到抗震性和耐久性等因素，以确保火炮在恶劣环境中的可靠性和稳定性。
最后，火控系统设计是火炮设计中的一个关键方面。
火控系统的设计需要考虑到火炮的瞄准精度和射击控制。
瞄准精度可以通过合适的瞄准装置和精确的瞄准算法来实现。
射击控制可以通过火炮与指挥中心的信息传输和处理系统来实现。
现代火控系统还可以利用雷达、卫星定位和电子光学技术来提高射击精度和命中率。
总结起来，火炮设计理论包括枪管设计、炮弹设计、炮架设计和火控系统设计等多个方面。
好的火炮设计可以提高火炮的射程、杀伤力和精确度。
火炮设计理论
火炮设计理论火炮设计是指根据作战需求和技术要求，从总体方案到详细设计，对火炮系统进行分析和设计。
火炮作为一种重要的作战装备，具有重要的作用和战斗力。
一个优秀的火炮设计必须考虑到多个方面的因素，包括火炮的性能指标、使用环境、作战任务以及可靠性等。
首先，火炮设计需要明确火炮的性能指标。
性能指标包括火炮的射程、射速、精度、弹药威力等。
这些性能指标直接关系到火炮的实际作战效果。
射程决定了火炮的打击范围，射速决定了火炮的快速反应能力，精度决定了火炮的打击精度，弹药威力决定了火炮的杀伤效果。
因此，在火炮设计中，需要根据实际情况和需求，合理确定这些性能指标。
其次，火炮设计需要考虑使用环境和作战任务。
使用环境包括地形、气候和电磁环境等因素，这些因素都会对火炮的使用造成一定的影响。
地形和气候的复杂性可能会影响火炮的射击精度和射程，电磁环境可能会影响火炮的通信和导航系统。
作战任务包括火炮的部署、指挥和作战使用等方面，火炮设计需要根据实际战场需求，提供相应的解决方案。
此外，火炮设计需要考虑火炮的可靠性和安全性。
可靠性是指火炮在各种条件下正常工作的能力，包括火炮的寿命、故障率和维修便捷性等。
火炮应该能够在恶劣环境中稳定地工作，并能够在需要时进行维修和保养。
安全性是指火炮在使用过程中的安全性能，包括火炮的防火、防爆和防燃能力等。
合理设置火炮的安全装置和系统，提高火炮的安全性能，对于减少意外事故和保护人员财产安全具有重要意义。
最后，火炮设计需要注重新技术的应用和创新。
随着科技的不断发展，新材料、新工艺和新技术的应用，将使火炮设计更加先进和高效。
例如，纳米技术的应用可以改善火炮的材料性能和强度，电子技术的应用可以提高火炮的控制和自动化水平，激光技术的应用可以提高火炮的定位和瞄准精度。
因此，火炮设计需要紧跟科技进步的步伐，不断进行技术创新和改进，以适应未来战争的需求。
总之，火炮设计是一项复杂而重要的任务，需要考虑多个方面的因素。
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课程名称： 火炮设计理论
学分： 4.0 教学大纲编号：01023202 考试时间： 120 分钟 二、试推导图所示简单筒后坐驻退机液压阻力计算式，并说明所用符号的意义。图中 V 为筒后坐速度。 （15 分） 考试方式：闭卷
试卷编号：0102320224
满分分值： 100
一、回答下列问题：(每题 5 分，共 60 分) 1．炮身的主要作用是什么？（承受火药气体压力和引导弹丸运动。 ）主要包括哪几个部件？（身管、炮尾、 炮闩。 ） 2．采用两段坡膛的目的是什么？（为了减小坡膛的磨损）其锥度各为多少？（为了保证弹丸定位可靠， 第一段的圆锥度应大一些， 一般取为 1/10； 为了减小磨损， 第二段的圆锥度应小一些， 一般取为 1/30～1/60。 ） 膛线的起点在哪一段？（膛线的起点在第一段圆锥上。 ） A 3．采用自紧身管提高身管强度的原理是什么？(自紧身管在制造时对其内膛施以高压，使内壁部分或全部 解：1）连续方程： VA = wa ，即 w = V ； 分） （5 a 产生塑性变形；内压消除以后，由于管壁各层塑性变形不一致，在各层之间形成相互作用，使内层产生压 2 应力而外层产生拉应力；由于内壁产生与发射时方向相反的预应力，因此使发射时身管壁内应力趋于均匀 p V 2 w2 w2 w2 w2 K A 2 2）能量方程： 1 + = +ξ = (1 + ξ ) =K = V ，即 一致，从而提高身管强度。) ρ 2 2 2 2 2 2 a ）按结构组成形式反后坐装置可分 4．反后坐装置一般由哪几部分组成？（驻退机、复进机、复进节制器。 2 2 2 ρ KA − a 2 ρ KA 2 为哪几种？（独立式、联合式。 ）驻退机有哪几种典型结构？（节制杆式、沟槽式、混合式、活门式等。 ） p1 = V ≈ V （5 分） 2 2 a2 a2 复进机有哪几种典型结构？（弹簧式、气压式、火药气体式等。 ） 5．发射时火炮驻退后坐运动分为哪几个时期？（弹丸膛内运动时期、后效期、惯性运动时期。 ）最大后坐 ρK A3 2 3）液压阻力： Φ 0 = p1 A ≈ V （5 分） 速度 V max 出现在哪一时期？（后效期。 ）如何判断 V max 出现时机？（炮膛合力等于后坐阻力时。 ） 2 a2 6．后坐稳定极限角 φ j 的物理意义是什么？（火炮后坐稳定极限角是保持火炮后坐稳定的最小射角，当火 炮射角大于后坐稳定极限角时，则能保证火炮后坐稳定性，当火炮射角小于后坐稳定极限角时，则不能保 三、自动机构结构简图如图所示。试求 1）机构的传速比表达式； 证火炮后坐稳定性，当火炮射角等于后坐稳定极限角时，则是保证火炮后坐稳定性的临界状态。 ） 2）传动效率的表达式。(15 分) 7．什么是基础构件？（自动机构中起主导作用，带动整个机构各构件运动，完成自动动作的构件。 ）什么 是基础构件的相当质量？（基础构件的质量加考虑工作构件影响时工作构件转换到基础构件上的相当质 量。 ） 8．什么是机构的逆传动？（在构件传动过程中，各零件的运动方向不变，而能量传递方向发生变化，由 工作构件带动基础构件运动的阶段称为机构的逆传动。 ） 9．两构件斜撞击时，恢复系数 b 是如何定义的？（撞击前后两构件的速度在接触点处公法线方向投影的 相对值之比。 ）实际计算两构件撞击时，恢复系数 b 如何选取？（实际计算中，恢复系数作为符合系数， 当两构件撞击并立即分离时，b=1；当两构件撞击并不分离，即结合在一起时，b=0；一般 b=0.4。 ） 10．什么是不平衡力矩？（起落部分重力矩与平衡机平衡力矩之差的绝对值） 11．瞄准机有哪几种？(瞄准机有高低机、方向机，高低机有螺杆式和齿弧式，方向机有螺杆式和齿弧式。 ） K R A l 2 sin (β + δ ) − f cos(β + δ ) sin α + 2 f cos α − f 2 sin α 12．何谓火炮辅助推进装置？（火炮辅助推进装置，是指火炮离开牵引车后，能使火炮本身独立地进行短 解：1）力换算系数： = = （5 分） 途行驶，远距离行驶仍需靠汽车牵引，并能实现火炮操作自动化的一种推进装置。 ） η RB l1 sin (α + γ ) − f cos(α + γ ) sin β − 2 f cos β − f 2 sin β
Vb l 2 sin α sin (β + δ ) = （5 分） V a l1 sin β sin (α + γ ) 1 − 2 fctgβ 1 − fctg (α + γ ) （5 分） 3) 效率： η = 1 + 2 fctgα 1 − fctg (β + δ )
2）传速比： K =
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南京理工大学课程考试答案及评分标准
课程名称： 火炮设计理论
学分： 4.0 教学大纲编号：01023202 考试时间： 120 分钟 考试方式分值： 100
四、设有一内外径分别为 r1 和 r2 ，无限长厚壁圆筒，其材料屈服极限为 性强度极限。 （10 分） （提示： Eε r = − ：
1
解：不考虑外压影响，即 p 2 =0，则 ε t > ε r ，且 (Eε t ) max = E (Eε t )r = r = 根据第二强度理论，
2r22 + r12 2 p1 2 ； 分） （5 3 r2 − r12
σ xd = E ε max
，即
2 2r22 + r12 σ xd = E (ε t )max = p1 2 2 3 r2 − r1 弹性强度极限为 σ xd = σ s 时对应的内压 p1 ，即 3 r22 − r12 P1 = σ s 2 2 2r2 + r12
σ s ，试用第二强度理论推导其弹
r 2 2r22 − r 2 2 r 2 r 2 − 2r12 2 p1 12 2 − p 2 22 2 3 r r2 − r12 3 r r2 − r12 r 2 2r22 + r 2 2 r 2 r 2 + 2r12 2 − p 2 22 2 ） Eε t = p1 12 2 3 r r2 − r12 3 r r2 − r12