尾翼装置结构分析

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1、沈阳理工大学学士学位论文1绪论在现代战争中，随着高新技术的发展，炮弹正向精确打击、远程覆盖、大威力毁伤的方向发展。高速滑膛尾翼弹稳定装置的结构设计直接影响弹丸的飞行稳定性和射击精度，弹丸稳定装置的设计一直是弹药工作者的重要研究课题之一。要突破现有结构及其设计方法,就必须结合弹道理论的最新发展进行探索，对现有结构进行全面分析，搞清其作用机理和研制、生产及试验过程中出现的问题及其原因和解决办法，以便在新结构探索中借鉴。众所周知，对于高速滑膛远程榴弹，要保证其飞行稳定性，必须采用张开式超口径尾翼稳定装置。目

2、前，滑膛尾翼弹的开翼动力，主要是火药气体。根据尾翼的运动方向，可分为前张式和后张式两种类型。前张式又有气缸尾翼和后效气动开翼两种形式；后张式也有后效气体反射开翼及气体直接作用开翼等形式。在传统的设计计算中，无论是前张式尾翼还是后张式尾翼(气缸尾翼形式除外)，其开翼气动力计算都是基于后效气体轴向一维流动理论进行的，但这一理论对于后效气动开翼形式的尾翼计算是不适用的。后效期膛口流场理论的发展，为后效气动开翼结构的分析和设计提供了理论基础。本文在对现有稳定装置的结构进行了全面分析，设计出了一种利用膛后效气体

3、开翼的尾翼结构，用它取代原来125毫米滑膛尾翼弹的尾翼结构。它吸取了气缸尾翼开翼同步性好、张开迅速的优点，摒弃了尾翼张开到位时冲击力大的缺点，从而探索出了一条后效开翼的新途径。36沈阳理工大学学士学位论文2典型尾翼弹张开式稳定装置结构分析任何产品的设计都是在充分分析现有同类产品的基础上进行的。对于要求严格的军事武器装备来说，每一种产品的生产、定型，往往都是经过大量的实验和多次的实践才确定下来的。因此在选择结构时，应充分重视前人的经验，在认真分析的基础上，局部加以改进，取长补短。下面就国内外典型的张开式

4、尾翼稳定装置进行结构分析。稳定装置的结构形式繁多，本文只对超口径张开式尾翼结构进行讨论。具有这种结构形式的尾翼的弹丸有以下性能特点：弹丸飞行稳定性好，射击精度高，不过其所受空气阻力较大。此外，由于弹丸不旋转或只是低速旋转，故张开式尾翼结构特别适于直瞄射击的榴弹或破甲弹。张开式尾翼的结构形式主要取决于使尾翼张开的载荷类型。这些张开载荷有气缸内火药气体压力、旋转惯性离心力、空气阻力、后效期火药气体径向力以及弹簧抗力等。根据尾翼运动的方向，又可将尾翼分为前张式尾翼、后张式尾翼以及径向运动的弧形翼等类型。2.

5、1气缸张开式尾翼结构气缸张开式尾翼是一种前张式尾翼结构，如图2.1所示，这种结构的构造和作用原理是：弹底部连有一气缸，其中的活塞上有小孔，以方便火药气体的进出。平时活塞由剪切销或螺圈固定来阻止尾翼张开；发射时，高压火药气体通过气缸上的进气孔进入气室；弹丸出炮口后，借助气缸内外压差使活塞切断剪切销或剪断螺圈剪切台而向下运动，并带动尾翼同步张开到位。尾翼张开后自锁以防止因受空气阻力而返回，张开到位的尾翼为后掠翼。图2.1前张式气缸尾翼结构36沈阳理工大学学士学位论文这种结构的优点是：尾翼张开迅速、同步性好

6、且作用可靠。由于尾翼处于后掠状态，故特别适用于超音速飞行的弹丸，能取得较好的射击精度。其主要的缺点是：翼片张开到位时冲击力过大，气室内压力设计不好会造成啮合部位严重变形，甚至破坏。弹丸各批装药之间的压力变化以及环境温度的影响，都会导致气缸内压力的跳动，从而造成性能不稳定。此外，气缸尾翼的结构复杂，这就使得生产成本提高，周期加长，产品质量也难以保证。再者，尾翼张开前相当于一个悬臂梁，在膛内气动载荷作用下通过炮口制退器卸载时，翼片容易变形。气缸式尾翼弹的最佳开翼位置应尽可能选在接近后效期结束处，以减少由于

7、炮口气流的不对称引起的初始扰动，从而取得较好的地面密集度，并由助于满足强度要求。因此，在设计气缸张开尾翼结构时，主要应根据后效期压力的变化情况，并参考现有产品，合理选择气缸直径和容积、活塞小孔直径、活塞行程，并严格控制小孔直径的公差以及螺圈台的尺寸和材料性能，以保证开翼位置的一致。但要真正的获得合适的气室压力，得到最优化的方案是非常困难的，最后还是要通过实验加以论证。实践证明，气缸式尾翼在保证作用可靠的前提下，能取得与线膛炮相近的地面密集度。借助后效期二维流场理论取消气缸作用，就有可能使气缸尾翼扬长避

8、短，从而设计出更为满意的新结构。2.2微旋张开式尾翼结构这是一种后张式尾翼结构，如图2.2所示，这种结构通常利用旋转弹带使弹丸在膛内产生微旋，弹丸出炮口时，再惯性离心力的作用下使尾翼张开。膛内则靠剪切销或惯性力矩使尾翼处于合龙状态。因此它仅适用于线膛炮发射的弹丸。图2.2微旋张开式尾翼结构36沈阳理工大学学士学位论文2.3涡轮张开式尾翼结构这也是一种后张式尾翼结构，如图2.3所示，这种结构形式主要用于无后坐力炮的火箭增程破甲弹上，以适应弹丸在较高速度下的