蒙特卡洛法在某底部排气弹散布分析中的应用(3)

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1.2　国内外研究状况

1．2．1 对底排弹的主要研究内容

1．2．2 国内研究现状

1.3 蒙特卡洛法的概念

蒙特卡洛方法又称随机模拟法、随机抽样技巧或统计试验法, 是一种具有独特风格的数值计算方法。这种方法既能求解确定性的数学问题, 也能求解随机性的实际问题。用来求解随机性问题, 主要是根据实际问题结构情况的概率法则、构成或描述的概率过程, 给出系统初始状态可控或不可控的输入变量。描述系统各部分之间关系的内部变量。描述概率模型在模拟过程中所处的状态变量以及统计模拟计算结果的输出变量等, 并利用计算机进行抽样试验, 从而确定随机事件的某种统计特性。根据概率论中的大数定律, 子样数越大, 子样的均值就越能直实地代表总体的均值,子样的分布亦越接近总体的散布[7]。论文网

1.4 蒙特卡洛法对射弹散布计算的可行性分析

弹炮系统的射击过程是一随机过程，包含大量的变量、参数，各种外部的、内部的复杂因素的相互影响，故对射弹散布的计算，要用数学表达式精确描述和求解时十分困难的，甚至是不可能的。用蒙特卡洛方法模拟计算射弹散布，是以射击过程随机特征的数值模拟为基础，指定分布的随机数序列代替试验中的随机抽样，用过程的数值模拟代替射击试验，以指定样本下的模拟结果的统计特性反映实际过程的散布特性，从而具有仿真、反映全面、信息充分、便于分析的特点[7]。

1.5 本文主要工作

为了在提高底排弹密集度水平研究上寻找突破口，通过分析研究，本课题选择底排内弹道作为切入点。这是因为底排弹的内弹道工作特性如二次点火及燃烧过程的稳定性和一致性，直接影响底排弹底阻系数的散布大小，进而影响底排弹的距离散布和密集度水平。因此，底排弹的内弹道计算是进行相关分析的重要方法和途径，进而指导底排装置的设计。

本课题针对某155 mm底排装置进行内、外弹道计算，进一步分析引起底排弹散布的因素。

本课题旨在根据底排装置点火延迟时间、底排工作时间、初速散布、弹重、转动惯量、风等随机参数，采用蒙特卡洛法研究其散布特征。主要研究内容包括：

a）根据底排装置工作原理，建立底排装置内弹道模型；

b) 结合火炮内弹道环境，研究底排装置膛内的燃烧规律；

c) 编制底排弹内、外弹道计算程序，采用数值模拟的方法，根据不同的发射诸元，计算出相应的弹道诸元；

d) 建立某底部排气弹6D弹道方程，根据底排装置点火延迟时间、底排工作时间、初速散布、弹重、转动惯量、风等随机参数，采用蒙特卡洛法研究其散布特征。

2 底排装置内弹道模型的建立

2.1 底排装置内弹道物理模型

底排装置是产生低速燃气排入弹底低压区使之减阻增程的部件。它必须根据外弹道性能要求，按照一定的燃烧规律和流动特性，设计底排装置、药柱结构和点火方式，使之满足减阻规律的要求。为了满足底部排气弹的弹道性能要求，对底排装置提出的基本要求是：提供稳定可靠的增程率，使之达到射程指标要求；增程率的散布满足要求，使之达到射弹密集度指标要求。

典型底排装置如图2.1所示。

底排装置内底排药柱的燃速较低，一般为1 mm/s～3 mm/s，燃烧面积较小，单位时间内产生的燃气量较小，在底排装置内只形成较低的压力，一般只比环境压力高1%～5%，在地面上底排装置内的压力只稍高于大气压力。燃气从圆柱形排气孔排出，在排气孔出口截面上只获得亚音速气流。因此，底排装置工作时产生的推力很小，只有空气阻力的十分之一左右，对弹丸运动几乎没有影响，底部排气弹只靠向弹底低压区添质加能的办法，提高底压减小底阻实现增大射程。因为底排装置的目的是提高底压，所以底排装置的工作特性与弹底压力的关系，就成为底部排气弹研究与设计工作中的重要内容之一。文献综述