高膛压火炮火炮单筒身管设计
浅谈火炮身管加工工艺
（ ２ ） 替代炮管 电镀铬的衬管技术。 美 国陆军为淘 ５ ｍ ｍ 自紧处理中施加压力 的方法包括 ： 水压法 、 棒压 汰含 六价 铬 的炮管 电镀铬 工艺 ，已验证 了 ２ 法及气压法。利用超高水压机 ， 可以制成耐一万个标 Ｍ２ ４ ２ “ 丛 林 之 王” 中 口径火 炮 采 用 Ｔ ａ 一 １ ０ Ｗ 衬 管 的可 准大气压的超高压身管。经过 自紧处理 的身管 ， 其内 行性。在尤马试验场进行的试验 已证实 ， 与炮管镀铬 外径 再 受 到机 械 加 工 时 ， 一部 分 应 力 被 消除 ， 随之 产 相 比， 抗烧蚀寿命至少可提高三倍。 生膨胀 、 收缩 。因此 ， 在加工工序和加工方法上要下
身 管加 工 工 艺 ， 并 对 国外 最新 进 展 进 行 了分 析 ， 以期
对 国内相关行业的生产发展起到一定 的促进作用 。
２ Ｏ 世纪 ６ ０ 年代后 ， 身管 自紧技术成熟并真正受 到重视。英 国 Ｌ ７ 式１ ０ ５ 毫米坦克炮率先采用了身管
自紧技 术 。 之后 ， 德国“ 豹” Ｉ 坦克 、 美 国 Ｍ６ ０ 坦 克 的 主
１ 身管材料
对锻造身的钻头和钻孑 Ｌ 刀具。为 了确保钻 出的孔
的尺寸精度 和表面光 洁度 ，研 削等精细加工是不可 高膛 压火炮 对 内膛 的强度 和韧 性有 极 高的 要 缺少 的， 所 以要有适合各种类型炮管的研削工具。用 求， 身管加工的第一个难题是材料的选择和冶炼。早 于深孔加工 的机床都是很复杂的专用机床 ，加工炮 期 的火炮主要是 由青铜或铁 等金属材料铸造而 成 ， 管膛孔能达到很高的精度 ， 是火炮加工的利器。 随着 ｌ ９ 世纪后半期转炉炼钢法的发 明 ， 火炮开始采 ２ ． ２ 自紧 工艺 用 大型铸钢制造炮身 ， 不久之后 ， 又研制 出高强度合 高膛压火炮大多采用 自紧身管。 自紧工艺是在 金 钢用 于炮 身 的制作 。 镗孑 Ｌ 直径基本达到要求 ，即在 内膛半精加工 的过程 电渣重熔是为 了满足炮身合金 钢精炼要求而诞 中进行 。 自紧是在普通单筒身管 内通过特殊工艺使 生 的一 种 工 艺 ， 精炼 过 的特 种 钢 ， 再 经 过 电渣 重 熔 工 炮管 由内向外产生一定的塑性变形 ，这样身管外层 艺可 以去掉残留的少量硫 、磷等对 火炮强度和韧性 使 身管的承压能力增 有害 的元 素 ， 使钢 的纯度更高 ， 以满 足身管的要求 。 对 内层产生压力 ，在射击时 ， 可以有效减小身管厚度 ， 进而降低火炮全重。由 现代火炮身 管材料都采用合金钢 ，常以中碳镍 铬铂 大 ， 系合 金 钢 为 主 ， 也 有增 加 少量 的 钒做 改性 钢 。本 文 针 于 自紧 ，内层 的压 缩 预应 力 可 以阻 止疲 劳 裂 缝 的 扩 增 大 了疲 劳寿 命 。 对火炮身管加工工艺 的发展现状 ，介绍 了传统典 型 大 ，
火炮身管标准
火炮身管标准火炮是一种重要的军用武器，其身管是其最为关键的部件之一。
火炮身管标准是为了确保火炮的性能和稳定性而制定的一系列规范和要求。
1. 材料选择：火炮身管标准要求使用高强度、耐热、耐腐蚀的材料，以承受高温、高压和化学腐蚀等极端条件。
常见的材料包括高强度合金钢、不锈钢以及钨合金。
材料的选择要根据火炮的使用环境和任务需求进行。
2. 尺寸精度：火炮身管标准要求身管的尺寸精度高，以确保火炮的射击精度和稳定性。
尺寸精度包括内径、外径、长度和直线度等方面的要求。
一般来说，内径要求直径公差小、内表面光洁度高，以保证弹丸顺利通过；外径和长度要求尺寸一致，以便与火炮其他部件的组装配合；直线度要求身管的轴线与火炮的中心轴线重合，以确保火炮的射击精度。
3. 表面处理：火炮身管标准要求对身管表面进行特殊处理，以提高其耐磨性和抗腐蚀性。
常见的表面处理方法有镀铬、热处理和抛光等。
镀铬可以提高身管的硬度和耐磨性，减少磨损；热处理可以改善材料的结构和性能；抛光可以提高内表面光洁度，减少摩擦阻力。
4. 强度和耐久性测试：火炮身管标准要求对身管进行强度和耐久性测试，以评估其在使用过程中的性能。
强度测试包括拉伸和冲击试验，以确定身管的最大承载能力和抗冲击性能。
耐久性测试要模拟实际使用条件，进行多次射击测试，以检验身管的使用寿命和稳定性。
5. 管膛生产工艺：火炮身管标准要求具备先进的管膛生产工艺，以确保身管的质量和稳定性。
常见的管膛生产工艺包括冷挤压、冷拉伸和热锻等。
这些工艺可以提高身管的材料性能和结构稳定性，减少内部缺陷，提高射击精度和使用寿命。
在制定和执行火炮身管标准时，需要考虑到火炮的使用环境、任务需求和制造技术的发展。
火炮身管标准的实施可以保证火炮的性能、稳定性和安全性，提高其在战场上的作战效能。
同时，合理的身管标准还可以推动火炮制造技术的创新和改进，提高火炮的质量和可靠性。
总之，火炮身管标准是确保火炮性能和稳定性的重要规范和要求。
122mm炮身设计说明书1
1 绪论1.1 火炮未来发展方向20世纪70年代以来，随着微电子技术、新材料、新能源在军事上的广泛应用，火炮的自行化、自动化、系统化程度越来越高，侦查、指挥手段不断更新，弹药更加多样化。
现代火炮系统的战术技术性能有了很大的发展。
比如，伴随微电子技术和计算机技术的发展，炮兵侦查仪器设备逐步形成了以光电技术为主的光学、激光、雷达、声测、电视、红外等先进侦查仪器构成的远中近结合，地面与空中结合，全方位、全天时，品种齐全、手样多段的侦查体系。
如今，正在研究和发展中的有液体发射药炮、电热炮、电磁炮、激光炮、射束炮等。
与现代火炮相比，未来火炮的结构及性能可能有较大的变化，具体来说可能体现在以下几方面：(1)发射技术取得新的进展。
首先是发射能源的多样性，即不仅采用固体化学能源，而且可能采用液体化学能源、电磁能源、电热化学能源及某些组合能源。
(2)减载技术将取得新得进展，磁流变、电流等技术可能应用于火炮反后坐装置，克服传统炮口制退器效率的限制。
(3)新材料的应用将有助于解决长期困扰火炮技术发展的固有问题，如身管内膛的烧蚀磨损、威力与机动性的矛盾等。
(4)原理性、结构性的创新，使现代火炮的结构发生重大变化。
(5)数字化火炮、智能弹药以及传感器引爆弹药等技术的发展使火炮系统综合作战效能得到大幅提高。
(6)火炮的作战对象、作战环境可能得到拓展，水中火炮、天基火炮等新型火炮可能相继出现，未来火炮具有摧毁敌方鱼雷、潜艇、卫星等功能。
总之，随着兵器科学技术的发展以及现代科技在兵器科学中的应用，火炮技术成为技术的综合体，它涉及能源、机械、材料、控制、光学、电子、通信和计算机等诸多学科，随着多种新概念武器的出现，表征火炮的各种属性正在发生根本性的变化。
1.2 炮身结构炮身是火炮的一个主要部件，包括身管、炮尾、炮口制退器、等零件。
它的主要作用是承受火药气体压力和引导弹丸的运动。
炮身设计主要包括强度计算和结构设计。
结构设计又包括膛内结构设计和外部结构设计。
火炮膛线设计
火炮膛线设计摘要：一、火炮膛线设计概述二、火炮膛线设计的关键参数1.膛线形状2.膛线缠度3.膛线深度4.膛线间距三、火炮膛线设计的实用原则1.满足射击精度要求2.兼顾射击威力与后坐力3.确保膛线寿命与安全性四、火炮膛线设计的现代发展趋势1.数字化设计2.复合材料的应用3.轻量化设计4.高膛压设计五、我国火炮膛线设计的发展与现状六、火炮膛线设计的实际应用案例分析七、结论与展望正文：火炮作为一种重要的武器系统，其膛线设计在很大程度上决定了射击性能、可靠性和安全性。
火炮膛线设计是一项涉及多个学科的综合性工程技术，旨在实现高速、高精度、高威力等特点。
本文将从火炮膛线设计的基本概念、关键参数、实用原则、发展趋势、我国现状以及实际应用案例等方面进行详细阐述。
一、火炮膛线设计概述火炮膛线设计主要包括膛线形状、膛线缠度、膛线深度、膛线间距等参数的确定。
膛线形状对子弹的稳定性和射击精度有很大影响；膛线缠度影响着子弹的旋转速度和稳定性；膛线深度和间距则直接关系到子弹与膛线的摩擦、磨损以及射击寿命。
二、火炮膛线设计的关键参数1.膛线形状：常见的膛线形状有单线、双线、三线等，根据不同需求选用合适的膛线形状。
2.膛线缠度：膛线缠度影响着子弹的旋转速度，合理的膛线缠度可以提高射击精度。
3.膛线深度：膛线深度直接影响到子弹与膛线的接触面积，从而影响射击寿命。
4.膛线间距：合理的膛线间距可以降低子弹与膛线的磨损，提高射击寿命。
三、火炮膛线设计的实用原则1.满足射击精度要求：通过合理的膛线设计，提高子弹的稳定性和射击精度。
2.兼顾射击威力与后坐力：在保证射击威力的同时，降低后坐力，提高火炮的使用寿命和安全性能。
3.确保膛线寿命与安全性：合理设计膛线参数，提高膛线寿命，确保火炮在使用过程中的安全性。
四、火炮膛线设计的现代发展趋势1.数字化设计：利用计算机辅助设计（CAD）和计算机模拟等技术，实现火炮膛线设计的快速、高效、精确。
2.复合材料的应用：采用复合材料制造膛线，提高膛线的抗磨损、抗疲劳性能。
火炮身管标准
火炮身管标准火炮身管是火炮系统中的重要组成部分，直接影响到火炮的质量、性能和使用寿命。
身管的设计、制造和质检一直以来都是火炮研发的重点和难点之一。
本文将详细介绍火炮身管的标准，并探讨其对火炮性能的影响。
一、火炮身管标准的背景火炮作为一种重要的军事装备，其功能主要是发射炮弹，对目标进行攻击。
而炮弹的速度、精度和射程等方面的性能，直接依赖于火炮身管的质量。
良好的身管设计和制造标准，能够保证火炮的射击精度和可靠性，提高其作战效能。
二、火炮身管的设计标准1.材料选择火炮身管的材料应具备高强度、高韧性、良好的耐热性和抗疲劳性能。
典型的材料有合金钢、不锈钢和钛合金等。
在选择材料时，还应考虑到生产工艺、成本以及对环境的适应性。
2.结构设计火炮身管一般采用钢管形式，内外壁贴有保护层。
内壁防止腐蚀和磨损，外壁防止高温烧蚀。
身管结构设计应符合火炮的使用要求和弹药装填方式。
同时，还需兼顾重量、均衡性和抗震能力等方面的考虑。
3.内部表面处理为了提高火炮身管的耐热性和抗磨损性能，一般会对内部表面进行处理。
常见的方法有镀铬、熔渗和光洁处理等。
这些处理方式能够有效地降低身管内部的摩擦阻力，提高炮弹的发射速度和射击精度。
三、火炮身管的制造标准1.制造工艺火炮身管的制造工艺包括炼钢、热处理、挤压和加工等多个环节。
炼钢过程中需要控制钢的成分和纯度，以保证身管的质量。
热处理过程中，通过控制加热温度和冷却速度，使得身管的组织达到理想的状态。
挤压和加工过程需要保证身管的几何尺寸和表面质量。
2.检测方法火炮身管的制造过程需要进行严格的质检，以保证其达到设计标准。
常用的检测方法有金相分析、磁粉探伤、超声波检测和压力试验等。
这些方法能够有效地检测身管的材料和结构的缺陷，如裂纹、气孔和夹杂等。
四、火炮身管标准对火炮性能的影响火炮身管的质量和性能直接影响到火炮的精度、射程和可靠性。
良好的身管设计和制造标准能够降低火炮的射击误差，提高其打击精度。
同时，通过精确的尺寸控制和表面处理，能够提高炮弹的速度和穿透能力。
122mm炮身设计说明书1
1 绪论1.1 火炮未来发展方向20世纪70年代以来，随着微电子技术、新材料、新能源在军事上的广泛应用，火炮的自行化、自动化、系统化程度越来越高，侦查、指挥手段不断更新，弹药更加多样化。
现代火炮系统的战术技术性能有了很大的发展。
比如，伴随微电子技术和计算机技术的发展，炮兵侦查仪器设备逐步形成了以光电技术为主的光学、激光、雷达、声测、电视、红外等先进侦查仪器构成的远中近结合，地面与空中结合，全方位、全天时，品种齐全、手样多段的侦查体系。
如今，正在研究和发展中的有液体发射药炮、电热炮、电磁炮、激光炮、射束炮等。
与现代火炮相比，未来火炮的结构及性能可能有较大的变化，具体来说可能体现在以下几方面：(1)发射技术取得新的进展。
首先是发射能源的多样性，即不仅采用固体化学能源，而且可能采用液体化学能源、电磁能源、电热化学能源及某些组合能源。
(2)减载技术将取得新得进展，磁流变、电流等技术可能应用于火炮反后坐装置，克服传统炮口制退器效率的限制。
(3)新材料的应用将有助于解决长期困扰火炮技术发展的固有问题，如身管内膛的烧蚀磨损、威力与机动性的矛盾等。
(4)原理性、结构性的创新，使现代火炮的结构发生重大变化。
(5)数字化火炮、智能弹药以及传感器引爆弹药等技术的发展使火炮系统综合作战效能得到大幅提高。
(6)火炮的作战对象、作战环境可能得到拓展，水中火炮、天基火炮等新型火炮可能相继出现，未来火炮具有摧毁敌方鱼雷、潜艇、卫星等功能。
总之，随着兵器科学技术的发展以及现代科技在兵器科学中的应用，火炮技术成为技术的综合体，它涉及能源、机械、材料、控制、光学、电子、通信和计算机等诸多学科，随着多种新概念武器的出现，表征火炮的各种属性正在发生根本性的变化。
1.2 炮身结构炮身是火炮的一个主要部件，包括身管、炮尾、炮口制退器、等零件。
它的主要作用是承受火药气体压力和引导弹丸的运动。
炮身设计主要包括强度计算和结构设计。
结构设计又包括膛内结构设计和外部结构设计。
大炮是怎样炼成的
大炮是怎样炼成的” 漫谈火炮身管的制造ZT大炮的生产流程应该已经不保密了，不过具体加工方法大家倒还是心照不宣。
这种东西确实只有大国能造，阿三这样的“大国”造出来的只能叫爆竹筒……火炮身管最基本的作用就是在一定的速度下将弹丸发射到指定的地点，因此身管是包含有弹丸和发射药的火炮-弹药系统的一部分。
身管内部由膛线部分和药室两部分组成。
火炮根据身管有无膛线可分为两种，一种内有膛线，可以使弹丸旋转以稳定弹丸飞行姿势，即线膛炮另一种没有膛线，即滑膛炮。
身管的主要制作技术和制作工序——身管制作，从材料制造(钢铁制造、锻造、热处理等)，到自紧前加工、内外径加工、自紧处理、内膛研磨、药室加工、膛线加工、外壁精加工、螺丝和沟槽的加工、内部的表面处理、完成时的检查、射击试验、射击后检查，需要经过数十道工序。
而且，为了保证产品质量，各个工序中都必须进行严格的试验、检查。
早期的火炮主要是用青铜或铁等金属铸造而成随着19世纪后半期转炉炼钢法的发明，火炮开始采用大型铸钢炮身。
不久之后，又制造出高强度的合金钢铸造身管，用于代替铸钢身管。
此外，在不增加重量的前提下采用高强度的身管材料制造出多层身管、自紧身管。
现代火炮身管材料都采用合金钢．常以中碳镍铬铂系合金钢为主．也有增加少量的钒做改性钢。
过去很长时间里，炮钢曾一度是中国火炮生产的“瓶颈”。
因为镍是炮钢中一种不可缺少的元素。
可以极大改善炮钢的韧性，但从资源上讲，中国又是一个严重缺镍的国家但中国人从来都不会被困难吓倒，经过科技人员艰苦卓绝的努力，研制成功了一系列用稀土或钒元素代替镍元素的炮钢，支持了中国的火炮生产在谈及炮钢材料时，还必须提到电渣重熔技术。
因为像坦克炮一类的高膛压火炮对内膛的耐烧蚀性能、强度和韧性有极高的要求．这就对钢材的精炼提出超乎寻常的要求。
电渣重熔就是为了满足炮钢的精炼要求而诞生的一种精炼工艺，精炼过的特种钢再经过电渣重熔可以去掉钢材中残留的少量硫、磷等对火炮强度和韧性有害的元素．使钢的纯度更高，满足火炮身管的生产要求。
自紧身管说明书
1 引言1．1 自紧身管的发展自紧技术的产生和发展是随着现代战争的需要和化工产品的需求而迅速发展起来的，并且正广泛的应用于国防工业、化工工业和其它民用工业中。
压力容器和身管自紧是通过一定的工艺手段在产品加工的过程中对其内壁预加载荷，使容器壁达到一定的塑性变形引起有益的预应力(残余应力)，这个残余应力能部分地抵消压力容器和身管在服役下的工作应力，并延迟内壁表面疲劳裂纹的扩展，从而提高压力容器和身管弹性强度和疲劳寿命。
由于自紧技术所存在的这些优势，用自紧技术来提高厚壁圆筒弹性强度的方法已被广泛采用，这项技术为国家的发展起到了举足轻重的作用[1]。
众所周知，现代战争是高新技术条件下的局部战争，它对各类武器装备提出了愈来愈高的性能要求。
像坦克、火炮、轻武器之类的常规兵器，军方对其威力、寿命均提出了更高的要求，为达到此目的，单纯依靠和采用性能更好的合金钢做身管材料的传统做法，已不是一条理想的技术途径。
目前，国内外普遍广为采用的方法是对身管进行超高压自紧，以期提高枪、炮身管的承载能力和寿命[2]。
自紧炮身的身管在制造时要对其内膛施以高压，使内壁部分产生塑性变形。
在内压去除以后，由于管壁各层塑性变形不一致，在各层之间形成相互作用力，使内层产生压应力而外层产生拉应力，就好像无数多层的筒紧身管一样。
在发射时，由于内壁产生与发射时符号相反的预应力，因此，发射时身管壁应力趋于均匀一致，提高了身管的强度，我们将内膛高压处理过的身管称为自紧身管。
早在19世纪末20世纪初，人们就已经将自紧原理作为提高炮身强度的一种手段,那时大多采用液压自紧的方法,身管钢材的ςs约为274.4~343Mpa，第二次世界大战中,一些资本主义国家在炮身制造中较为广泛地采用自紧技术,自紧工艺依然为液压法,此时材料的ςs提高到441～548.8MPa。
二次大战末期和战后,由于冶金技术的发展,炮钢的强度不断提高,又因自紧工艺比较复杂,所以单筒身管得到了广泛采用,而自紧工艺没有明显的进展。
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高膛压火炮火炮身管设计
1. 任务要求
根据下列参数开展单筒身管设计： 口径d ：105mm 炮膛截面积S ：88.2cm 2 药室容积0W ：2507cm 3 身管长度：37d 弹丸行程g l ：3510mm 弹重：14.97kg 初速：616m/s
常温（21℃）最大平均膛压(铜拄) ：320MPa 最大（-51℃～60℃)单发膛压(铜拄) ：393MPa 2. 设计过程
（1）绘制高低温压力曲线
各种温度t 下的测压器最大压力公式
)()()00505.01(t m t t m p t p ⨯∆+= （1）
各种温度t 下的内弹道最大压力公式
t
T m t T m t m p p q
p )()(1
055.11065.1=+=
ω
λϕ （2）
火炮在作战条件下使用时，装药温度受气温影响很大，为了保证安全，身管设计压力曲线就要考虑装药温度的变化。
这里采用的温度范围是：常温21℃，高温63℃，低温-40℃。
在高温63℃和低温-40℃的情况下，最大压力的可能变化范围可由上述公式（1）计算得到。
利用式（1）和（2）可以计算出这两个温
度的最大膛底压力63+tm p 和40
-tm p 的值。
并将内弹道计算得出的平均压力的高低温曲
线l p -换算成弹底压力曲线L p d -。
根据计算得出的数据，绘制出常温、高温、低温下的压力曲线，从外往内分别为膛底压力曲线、平均压力曲线、弹底压力曲
线：
050
100
150
200
250
300
350
P (M P a )
L(cm)
图1 常温（21℃）时的压力曲线
P (M P a )
L(cm)
图2 高温（63℃）时的压力曲线
P (M P a )
L(cm)
图3 低温（-40℃）时的压力曲线
再根据已经得出的常温、高温、低温下的弹底压力曲线，绘制出身管的高低温压力曲线，如下图所示：
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0100
200
300
400
500
P (M P a )
L(mm)
P +63
dm
P +63
tm
P +63
dk
P -40
dk
P -40
dg
P t
dk -L
P -40
d -L
图4 高低温压力曲线
上图中曲线即为求出的高低温压力曲线。
从上图可以看出，当温度t=63℃时，燃烧结束点靠近药室底部；当温度t=-40℃时，燃烧结束点靠近炮口；并可得出高低温压力曲线变化规律：
(1)由0=L 到d L L m 5.163+=+的压力曲线变化规律是线性的，
用63+tm p 到63
+dm p 的直线表示。
(2)由d L L m 5.163+=+到63+=k L L 的压力曲线变化规律是线性的，
用63+dm p 到63+dk p 的直线表示。
(3)由63+=k L L 到40-=k L L 的压力曲线变化规律用曲线L p t dk -表示。
(4)由40-=k L L 到g L L =的压力曲线变化规律用曲线L p d
--40
表示。
（2）绘制身管理论强度曲线
身管弹性强度极限是身管强度设计的基本依据。
在设计时，根据设计压力和选取的安全系数所求出的身管可能承受的最大内压即为身管的理论弹性强度极限。
由于身管各横截面的设计压力和身管各部要求的安全系数不尽相同，因此各横截面的理论弹性强度极限也不相同。
绘出身管理论强度极限曲线，如下图所示，其中，曲线2即为身管理论强度极限，曲线1为高低温压力曲线
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0100
200
300
400
500
P (M P a )
L(mm)
2
1
图2.5 身管理论强度极限曲线
（3）确定身管的理论外形
初步设计时，可先确定药室部、最大压力部和炮口部三个部位的外径。
在药室部和炮口部各取若干点，加上最大压力点，计算其理论外径。
根据各处的内径
1d ，材料比例极限p 和身管理论强度极限1P 可计算2d 。
表1 身管理论外形表
根据总体要求和身管与各部件的连接对理论外形进行调整，将调整前和调整后的身管理论外形曲线进行比较，结果如下图，其中，曲线1为调整前，曲线2为调整后。
500
1000150020002500300035004000
102030405060708090100110120130140150160170180190
d 2(m m )
L(mm)
2
1
图2.6 调整前后的身管理论外形曲线
（4）身管强度的计算
首先需要建立模型，由于身管在圆周的各个方向受力可视为完全相等，因此可以将模型简化，只取出身管的纵向截面来考虑。
选择网格的单元长度为2mm，采用四边形、映射网格划分。
图3.2 身管底部网格划分
最后得出身管上的应力曲线如下：
图3.7 身管应力曲线图
从图中可以清楚地看出，最大应力值为1198.49MPa，由于材料比例极限选取为1200MPa，故强度符合要求。