1、 中 北 大 学毕业设计开题报告学 生 姓 名： 毛银辉学 号：0517140126学 院 、 系 ： 机电工程学院专 业 ： 武器系统与发射工程设 计 题 目 ： 6 管 30mm 转管炮炮口装置设计指 导 教 师 : 李强 教授年 月 日开题报告填写要求1开题报告作为毕业设计答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在系审查后生效；2开题报告内容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3学生写文献综述的参考文献应不少于
2、15 篇（不包括辞典、手册） 。文中应用参考文献处应标出文献序号，文后“参考文献”的书写，应按照国标 GB 771487文后参考文献著录规则的要求书写，不能有随意性；4学生的“学号”要写全号（如 0201140102） ，不能只写最后 2 位或 1 位数字；5. 有关年月日等日期的填写，应当按照国标 GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年 3 月 15 日”或“2004-03-15” ；6. 指导教师意见和所在系意见用黑墨水笔工整书写，不得随便涂改或潦草书写。毕 业 设 计 开 题 报 告1结合毕业设计情况，根据所查阅
3、的文献资料，撰写 2000 字左右的文献综述：文 献 综 述一、本课题的研究背景及意义炮口制退器最早出现在 19 世纪中叶，但是由于反后坐装置的出现，它曾一度失宠。约在第二次世界大战时，炮口制退器又再次出现在法国火炮上。所谓炮口制退器就是装在身管炮口端的一个短的圆筒形附件。它有一个供炮弹从中飞出的、与炮膛同心的通孔，并有一个或多个气室。炮口制退器通常是通过螺纹旋在身管上的，螺纹方向与膛线缠度相反，以防止炮口制退器在火炮发射时松动。炮口制退器上配有锁紧装置。某些火炮的炮口制退器被制成身管的一部分。 炮口制退器具有多种设计形式和制造方法。其开槽或气室的数目不定，它既可以是纵向的又可以是横向的。按作
4、用原理可分为两类：冲击式和反冲式。火炮设计过程中，弹丸飞出炮口时，膛内高温高压火药气体被突然释放，向炮口外急剧喷射，形成非常复杂的炮口流场。这一流场不但影响弹丸的飞行以及火炮的受力和运动，而且影响火炮周围的环境。弹丸穿过炮口流场的过程称为火药气体对弹丸的后效作用期。后效期火药气体对炮身的作用力有限，而对炮身的后效作用显著，因而应该设法减小该时期火药气体对炮身的作用力。炮口制退器则可以控制炮口火药气体流动的炮口装置。炮口制退器通过控制后效期火药气体的流量分配和气流速度，产生一个向前的冲量，对炮身提供一个制退力，使炮膛合力减小，从而减小火炮后座动能和炮架的射击载荷。但是制退器也带来一些不利影响，主
5、要是炮口冲击波和噪声等对炮手和火炮设备会产生危害作用。本课题就是为减小这些危害并符合作战要求而设计。二、本课题国内外研究现状在炮口制退器方面，西北机电工程研究所的王永河、张世全、赵静、余英等人在炮口制退器高效率低危害技术探讨 1中提出炮口制退器带来的压力波对人体的危害不容忽视。提出了在不降低制退器效率情况下实现GJB50 - 1985规定的压力波允许值的研究目标。通过进行制退器和炮口流场两方面原理分析, 得出减小出口处喷流压力和最大瞬间秒流量, 增加气流在装置内滞留时间的理论依据。对以下4 种技术途径进行了探讨:新型炮口制退器结构; 将气流引向炮口后部, 增大腔室空间 , 在制退器内径向分流;
6、 纵向截流; 减小冲击波膨胀时相互干扰, 抑制激波瓶的形成。为高效率低危害炮口制退器的结构设计提供了参考。南京理工大学机械工程学院的江坤、钱林方、徐亚栋等人写的某炮口制退器的多目标优化设计 2炮口制退器的性能是用制退器效率、炮口冲击波超压值、炮口火焰强度等因素的大小来评价的。为得到综合性能优良的炮口制退器结构,采用非支配排序遗传算法(NSGA-II)和流场数值模拟对某扩张喷口炮口制退器进行了多目标优化设计。流场数值计算模型采用二维轴对称欧拉方程进行描述,优化目标取为制退器所受冲击力最大和给定点的超压值最小,优化变量为喷口结构参数。通过优化得到了 Pareto最优解集,为制退器的设计提供了非常有
7、意义的参考.冲击波对生物的影响，尤其是对炮兵的影响很大，操作人员长时间或短时间内连续多次暴露于这种军事环境, 除引起听器损伤外, 还可引起内脏器官损伤 【3】【4】 。对于消声方面的研究，重庆大学机械传动国家重点实验室的罗虹、邓海涛、董红亮、曹友强、潘甫生等人写的消声器共振腔及穿孔隔板消声特性数值分析 5采用声学软件sysnoise 对消声器共振腔及穿孔隔板消声特性进行了分析研究。对不同穿孔管结构的共振腔的传声损失进行了计算，分析归纳了穿孔管结构参数对共振腔消声特性的影响规律。对穿孔隔板的声学特性进行了模拟，揭示了穿孔隔板与共振腔在消声过程中存在耦合关系，穿孔隔板改变了消声器通过频率。昆明理工
8、大学交通工程学院的沈颖刚、范钱旺、翁家庆、张韦、石玲等人的计及气流的同轴穿孔管排气消声器消声性能的研究 6基于传递矩阵法,推导基本传递矩阵建立数学模型,运用Matlab数学编程软件编制程序,仿真计算了轴向穿孔管消声器的插入损失随频率、结构参数变化的三维图以及气流速度和温度对消声性能影响的三维图,仿真结果表明:穿孔率、穿孔管壁厚、气流速度和温度对消声器消声性能有着重要影响,这对消声器设计及改进有着重要的指导意义。西北机电工程研究所的张文柱写的利用消声原理降低炮口冲击波超压值 【7】 论述了利用消声原理降低炮口冲击波超压值的可行性。这些消声方面的研究对于减小火炮噪声和冲击波的研究提供了很多借鉴。三
9、、本课题相关理论综述以及主要思路本课题主要采用一维准定常理论 【8】 以及数值模拟的方法，并借鉴喷管流理论 【9】 和通过进行制退器的炮口流场 【10】 两方面原理分析,并考虑当前高射速炮口装置的技术状况和转管炮的自动机工作方式和设计特点 【11】【12】 ，结合六管 30mm 转管炮，进行炮口装置的分析设计，满足炮口制退器效率在 30%且具有消声作用，寻求提高提高速射武器技术性能的有效途径 【13】 。一、本课题要研究或解决的问题小口径高速射武器在现代海战舰载武器 【14】 和机载武器 【15】 中都有重要应用，本课题需要解决满足战术条件：平均初速 970（+30-10）m/s;常温（+15
10、 度）平均膛压=360MPa；常温单发最大膛压=380MPa；弹丸质量 0.389kg；弹丸全长 151mm；发射药参考质量 0.123kg；药室容积 1.4e-4m3;弹丸质量 389k；6/7 发射药，6-30mm 炮管轴线回转 80mm 以及弹道数据条件下，炮口制退器效率在 30%且具有消声作用，重量小于 5kg，结构安装方便，对结构原理进行分析和计算，并对六管 30mm 炮口装置结构进行设计。参考文献：1 王永河，张世全，赵静，余英炮口制退器高效率低危害技术探讨火炮发射与控制学报，第 3 期2 江坤, 钱林方 , 徐亚栋 某炮口制退器的多目标优化设计系统仿真学报 ，2007年 15 期
11、 3 杨志焕，王正国，唐承功. 化爆冲击波和炮口冲击波对生物致伤效应的对比研究 . 爆炸与冲击， 1992年4月，第12卷第12期4 杨志焕，王正国，李晓炎，周继红，李朝军，刘大维，尹友国，杨晨. 炮口冲击波的生物效应研究. 弹，道，学，报， 2000 年9 月，第12 卷第3 期 5 罗虹，邓海涛，董红亮，曹友强，潘甫生消声器共振腔及穿孔隔板消声特性数值分析. 机械设计与制造, 2008 年 3 月，第 3 期6 沈颖刚，范钱旺，翁家庆，张韦，石玲. 计及气流的同轴穿孔管排气消声器消声性能的研究. 噪声与振动控制， 2008 年 2 月，第 1 期7 张文柱利用消声原理降低炮口冲击波超压值.
12、 火炮发射与控制学报. 2008 年 6 月，第 2 期8 高跃飞.火炮反后座装置设计.238 页9 作者不详.炮口制退器气体动力学、结构设计及大炮冲击波场分析.1985 年 6 月：第五页10 李伟.炮口制退器流场数值仿真研究.硕士学位论文.2008 年 6 月11 张世英. 小口径速射舰炮的供弹系统.现代舰船.1995 年 6 月，第六期12 屈爱国速射炮的组合式储供弹系统.舰载武器，1995 年，第三期13 覃希治,邹宜新,邹国栋. 提高速射武器战术技术性能的有效途径.装备与技术，2006年第九期14 李峰. 现代海战对小口径速射舰炮的需求 . 舰载武器. ，2001 年第 3 期15 朱森元.小口径速射火炮武器系统发展展望.兵工自动化，2008 年第 27 卷第 6 期毕 业 设 计 开 题 报 告指导教师意见：指导教师： 年 月 日所在系审查意见：系主任： 年 月 日
