iSIGHT火炮制退机设计及优化(2)

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4．5 基于广义虎克定律直接搜索法优化 37

结论 41

致谢 42

参考文献 43

1 引言（或绪论）

1．1 选题背景及现状

1．1．1 选题背景及意义

火炮是人类历史上早出现的热兵器，也是各个国家军队装备数量最多和使用最频繁的武器之一,在火炮技术发展的历程中，火炮设计者不断的努力提高它的威力、反应能力、机动性、可靠性、生存能力、经济性等，使它成为贯穿战斗的骨干力量，在现代战争中有着不可替代的作用，在高新技术迅猛发展的今天，火炮技术仍孕育着新的突破。其中，反后坐装置就是人们为解决火炮威力和机动性而发明的[1-5]。

反后坐装置实质上是一个缓冲装置，它将炮身与弹性炮架连接起来，使炮身可以相对炮架延炮膛轴线运动，并使后坐部分恢复原位。它是火炮的关键部件之一，不仅影响火炮受力的大小和规律，还影响火炮的射速和精度，决定着火炮是否能持续稳定的工作。与刚性炮架火炮相比，它能有效的减小火炮在射击时的受力，将全炮后坐变为可控炮身后坐运动，有利于提高射速，为自动装填提供了动力，并能获得要求的后坐参数或结构参数。鉴于其在现代火炮上的重要作用，反后坐装置被称为火炮的“心脏”。它通过延长火药气体的作用时间来减小作用在炮架上的射击负荷。火药燃烧作用在火炮身管上高达数百吨的炮膛合力通过身管后坐的缓冲，传递到炮架上的力只有几十吨，从而大大缓解了火炮威力和机动性的矛盾。它能使火炮的瞄准线基本不变，从而为执行急速射、效力射等创造有利条件，也为持续作战奠定了基础。通过合理的设计反后坐装置，可以有效的控制火炮在射击时的受力和运动。其中，制退机是反后坐装置中控制火炮后坐规律的关键部件。制退机设计的好坏关系到火炮总体设计的成败[1,3-4, 6-9]。

制退机在火炮发射过程中，通过产生给定规律的阻力来消耗火炮后坐运动的能量,将其转变为热能，控制火炮受力和运动规律，保证火炮射击稳定性。制退机又称驻退机。大多数火炮的制退机都是液压式的,它利用液体流过流液孔时产生阻尼，使得活塞两端产生压力差，所产生压力差形成液压阻力,液压阻力大小与液体流动的速度和流液孔的面积有关,流液孔的面积可决定液压阻力的大小。因此，知道制退机流液孔的面积，即可调节制退机的液压阻力，进而实现要求的后坐阻力规律,最终实现后坐阻力的优化[2,9-12]。

1．1．2 现有的制退机简介

火炮的制退机大都属于不可压缩液体的制退机，通常以流液孔形成方式分为沟槽式、多孔衬筒式、转阀式、活门式和节制杆式制退机。

其中沟槽式、多孔衬筒式和转阀式多用于早期火炮，由于加工工艺和结构复杂或缓冲性能不易控制等原因，目前已很少应用。活门式和节制杆式制退机具有结构简单、易于控制等优点，因此在现代火炮上得到了普遍应用。其中，节制杆式制退机已形成了较完善有效的设计方法和理论，按此设计的制退机在受力规律和运动上与实验结果有很好的吻合，因此节制杆式制退机广泛应用于各种火炮上。

节制杆式制退机分为带沟槽式复进节制器、带针式复进节制器、混合式和变后坐长度制退机。

（1）带沟槽式复进节制器的节制杆式制退机

目前大多火炮采用这种结构形式。它动作可靠、容易满足设计者对后坐复进过程中力和运动的要求，可实现复进过程的全程制动等。它的内径略小于节制环的孔径，节制杆最大直径与制退杆内径相同，使液体流入制退杆内腔困难，为保证后坐过程中液体充满其内腔，节制杆末端加工成中空状，并在节制杆上加工数排斜孔，以利于液体流动通畅。为防止液体因温升而影响工作，制退筒不注满，留出0.25L空间。它的优点是结构简单。其结构如图1所示：