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4.3 抗弯曲强度校核 33
4.3.1制退杆抗弯曲强度校核 33
4.3.2炮口处抗弯曲强度校核 33
4.4 自锁性能校核 34
5 身管的有限元应力应变分析 36
5.1 身管药室部分的有限元分析 36
5.2 身管出口部分有限元分析 37
5.3 身管拉伸有限元分析 38
5.4 身管外形有限元分析 40
6 闭锁机构设计 42
6.1 闭锁机构简述 42
6.2 闭锁机构零部件设计说明 42
6.3 闭锁机构与身管安装 44
结论 45
致谢 46
参考文献 47
1 引言
根据气体动力学相关知识，气体的做功能力取决于其总压的大小，总压是由静压和动压构成的，总压大决定了该气体具有较强的做功能力，而在其他参数不变的情况下，压强越大，气体的总压越大，气体的做功能力也越强。压缩空气弹射系统其作用原理正是利用了高压气体做功能力强的原理，在发射时的一瞬间，总压较大压缩空气瞬间膨胀，对外做功，将所要推动的弹体弹射出去，达到预期目的，并满足相关既定要求。这种采用气体弹射的办法，一般有两种方法，第一种是利用高压气源向固定的压力室充气，达到发射时的压力要求。但是难以避免要在发射系统之外附加配置空压机或者高压气罐，这样一来，要么会使得体积自重成倍的增加，要么会使得成本大幅增加。如此一来，同时也不利于发射装置的集束化、通用化、便携化发展，势必在后期的使用上，二次发展上带来致命的阻碍，不会获得长久且广阔的前景。而另一种方法是武器系统发射常用的方式，即利用烈性火药和氧化剂在瞬间产生大量高温高压气体，推动弹体对弹体做功，使得弹体速度在很短时间内达到预定要求。
本设计也正是采用了利用火药燃气产生高压气体进而完成发射的，但不同于传统的火药燃气工作原理的是，本设计采用的气体介质是高压火药燃气而非高温又高压的，即在发射前期，通过实现对所发射弹种的相关计算，得到了具体的火药燃烧量，进而将固体火药转化为高压用以做功的气体介质，首先将气体介质存储在燃烧室，待发射时候，打开燃烧室，释放高压气体，进而推动弹体提升弹体速度。采用了此种做法难免损失了火药燃气的高温带来的做功能力，但是无论是在发射灵活性、机械结构的复杂程度上还是发射装置整体体积自重以及对发射装置的强度要求等诸多方面，都优于前两种设计方法。发射时，只需将控制发射的阀门打开，便可以按照既定的弹丸速度规律完成发射过程，达到相关的使用目的。本设计以此为设计初衷，在该发射方法作为理论支撑的前提下，通过经典理论（厚壁圆筒理论）对整个身管强度进行分析。借助分析结果及相关给定参数（后坐力等），通过理论计算分析完成了对反后座装置的设计及相关计算。之后根据传统经验对设计结构特点进行了应用性分析（制退器等的采用）。待结构设计完成后，应用材料力学及机械设计相关强度及安全性理论，对结构中的重要连接部位进行了校验分析，同时通过有限元的方法对身管进行了拉伸、剪切等方面的强度校验。通过不断校验修改，最终完成了可以用作发射不同使用性能、不同质量射程弹种的压缩空气弹射系统发射装置，如图1.1所示。结构上参照了火炮学科相关的设计经验，如身管设计、反后座装置(复进机和制退机)的设计，作用原理也类似于传统火炮的工作原理。