毕业设计说明书迫弹特性分析与结构改进设计(编辑修改稿)

毕业设计说明书迫弹特性分析与结构改进设计(编辑修改稿)内容摘要：

增程弹、发烟弹、照明弹、燃烧弹外， 70 年代以后又相继出现了杀伤子母弹、布雷弹、 制导炮弹、弹道修正弹，一些国家还研制了中子弹、化学弹 (但未正式列装 )[18]。 美军迫击炮装备情况 迫击炮是美国陆军、海军陆战队步兵营、连分队现时的制式装备，也是步兵分队的主要压制火力手段。 美军现装备 60、 8 120 毫米 3 种口径 4 种型号的迫击炮，即 M224 式 60 毫米迫击炮、 M252 式 81 毫米迫击炮、 M120 式 120 毫米迫击炮和M121 式 120 毫米自行迫击炮。 M224 式 60 毫米迫击炮是美国本国设计的产品，自 1981 年列装，取代老式的M2 式 60 毫米迫击炮 (口径 :60 毫米；初速 :158 米 /秒 :最 大射程 :1840 米；最小射程 :91米。 方向射界 :14 度 :高低射界 : 85 度 :最大射速 :30 发 /分。 炮长 :730 毫米 :炮全重 :19. 07公斤；弹重 :1. 39 公斤；配用弹药 :常规弹药多种。 )及 M29 式 81 毫米迫击炮。 M224式 60 毫米迫击炮最大射程 3500 米，最小射程 50 米，方向射界 360 度，最大射速30 发 /分钟，持续射速 15 发 /分钟，炮长 1. 18 米，炮重 20. 8 公斤，弹重 1. 7 公斤，发射弹种包括 M720 型杀伤榴弹、 M721 型照明弹、 M722 和 M723 型烟幕弹等。 该炮配有 AN/GVS5 激光测距机，使其 具有射程远，威力大，精度高的特点，足以为全连正面提供相当的间接火力 [19]。 英军迫击炮装备情况 英国陆军和海军战队现装备的主要是 L9AI 式 51 毫米迫击炮和 L16 式 81 毫米迫击炮。 中北大学 2020 届毕业设计说明书 第 6 页 共 33 页 L16 式 81 迫击炮是英国自行研制和生产的性能优异的中型迫击炮，出口 30 余个国家，并由包括美国、日本等许多国家仿制生产。 该炮的主要特点是射程远 (最大射程 7100 米 )、重量轻 (战斗个重 36. 7 公斤 )，全炮可分解成三大件由炮班人员便携机动。 自 1963 年开始装备，已经过多次改进，至今仍不失其优越性。 L9AI 式 51 毫米迫击炮自 1986 年开始列装，取代旧式 MK2 式 51 毫米迫击炮。 与旧炮相比，最大射程由 480 米增大至 750 米，射弹威力与精度也有大幅度提高。 全炮重仅 6. 275 公斤，利于单兵便携 [20]。 法军迫击炮装备情况 法国是迫击炮发展历史悠久的国家之一，迫击炮技术与生产能力位居世界前茅，研制与生产的型号多、数量大、性能好，因此又是迫击炮装备与技术出口大国。 法国陆军、海军陆战队现装备有 5 60、 8 120 毫米 4 种口径的迫击炮，型号不下 9 种，但主要是 81 毫米和 120 毫米 2 种口径的迫击炮。 由于法国生产多种型号的迫击炮，而且一种基型迫击炮又有多种变型 (从而形成系列 )，因而不同兵种分队装备的具体型号有所不同。 法军现装备的 81 毫米迫击炮是轻便型 81 毫米迫击炮系列，由 81CL、 81LL 和 81LLR 3 种型号组成，三者的身管长度分别为 1. 1 1. 55 米和 1. 44 米，最大射程分别为 4. 14 公里、 5 公里和 6公里，全炮重分别为 39. 2 公斤、 42. 5 公斤和 42. 6 公斤。 81LLR 是专为法军伞兵团研制的 [20]。 俄军迫击炮装备情况 俄罗斯是当今世界上迫击炮装备数量最大、型号 与品种最多、技术较先进的国家，俄军迫击炮装备体系的特点是 :不装备小口径 (60 毫米 )迫击炮，迫榴炮正在取代传统迫击炮。 2 B14 式 82 毫米迫击炮是俄罗斯全新设计的轻型 82 毫米迫击炮，使用了新型材料和制造工艺，全炮重 41. 88 公斤，分解后可由 4 人便携机动，配用原有和新型迫击炮弹，最大射程分别为 3200 米和 4270 米，射速 24 一 30 发 /分 [1]。 我军迫击炮装备情况 我军现役 PP89 式 60 毫米迫击炮最大射程 2672 米，最小射程 119 米，方向射界 360 度，最大射速 30 发 /分钟，炮重 14. 8 公斤， 弹重 1. 33 公斤，有效杀伤半径 :10中北大学 2020 届毕业设计说明书 第 7 页 共 33 页 米。 最大初速 :206 米 /秒。 高低射界 :45 度一 80 度。 发射弹种配有杀伤榴弹、照明弹、烟幕弹等。 为提高 PP89 式 60。 迫击炮武器系统的作战效能，更好地发挥其作战作用，有效地杀伤敌有生力量，通过对其杀伤榴弹进行改进设计，使其有效杀伤半径提高到 19 米。 现役迫击炮口径 由于历史积成的原因，外军现装备迫击炮口径集中于 51(含 50、 52)、 60、 81(82)、10 1 160、 240 毫米，面对现代高技术战场需求和特点，迫击炮的口径序列正在出现简化的发展趋势 :160、 240 毫米迫击炮射程近、重量大，己逐渐退役。 107毫米追击炮费效比低，其射程与威力不如 105 毫米榴弹炮，也将逐步淘汰。 51 毫米迫击炮的炮弹杀伤威力太小，有被 60 毫米迫击炮取代的趋势。 从当前各国装备和研制的迫击炮来看，以 60、 8 120 毫米为最多。 当前世界较为一致的看法是 60 毫米是唯一比较实用的便携式迫击炮的口径，其出色的程重比 (即最大射程与战斗全重之比 )有可能使它成为今后唯一的轻型迫击炮，作为步兵连、排的主要压制兵器 [21]。 迫击炮武器系统的发展趋势 迫击炮弹有尾翼稳定的，也有旋转稳定 的。 除某些大口径迫击炮弹是由后膛装填外，多数迫击炮弹是由炮口装填的，依靠自身重力下滑，以一定的速度撞击炮膛底部击针而使弹上底火发火 [22]。 与普通榴弹相比，迫击炮弹的特点有：装填密度小，点火方式特殊；装填条件与弹尾部结构有关；弹径小于炮管口径，火药气体可通过缝隙向外泄露；发射装药结构和尾翼稳定方式特殊 [23]。 迫击炮弹的发展正是针对迫击炮弹的缺点而进行的，查阅迫击炮弹研究的相关文献，综述以下缺点及其改进措施 [8]： 1） 、 射程近 过去由于按迫击炮弹使用铸铁材料，所能承受的膛压低，因此初速较低，加之火药气 体的泄露使初速更低。 提高射程的根本措施是提高初速，其方法是：增大膛压、加长炮管、减少火药气体泄露，使用新型火药改善膛压曲线使之平缓等。 为了承受更大膛压，应提高铸造质量减少铸造弊病或使用钢制弹体。 提高射程的其他措施是增大断面比重，改善弹形等。 中北大学 2020 届毕业设计说明书 第 8 页 共 33 页 2） 、 隐蔽性差 过去认为迫击炮为曲线武器可以躲在遮蔽物后发射，因此隐蔽性好，但是在技术进步的现在不同了。 迫击炮弹飞行速度慢，飞行时间长，很容易被敌方现代化的观测器材发现进行跟踪，并用计算机算出阵地位置，因此迫击炮弹的隐蔽性差。 提高初速，改善飞行时间稍能得到改善，但目前 还未能找到根本的解决方法。 3） 、 精度差 迫击炮弹的精度比普通火炮弹丸精度差，其原因如下 [24]： （ 1） 火药气体泄露 ，每发弹的泄露不一致，造成初速散布。 现代趋向于使用塑料闭气环来代替环向闭气槽，以起到更好的紧塞气体的作用。 （ 2） 由于要求迫击炮弹价廉，所以其制造精度较低，甚至弹体内膛不加工，如果允许提高成本可以提高制造精度来改善射击精度，迫击炮弹零件较多，装配同心差。 尾翼片采用焊接法连接在尾管上难于保证安装精度，为此现代迫击炮弹尾翼与尾管多为一体。 （ 3） 附加药包在尾管上位置的串动易带来点火不均匀和各发之 间的差异，为此应采取良好的固定附加发射装药的办法。 （ 4） 迫击炮弹比相应口径的普通火炮弹丸威力小，这不仅是由于迫击炮弹的尾管很少有杀伤作用，而且在于弹体材料性能与炸药性能匹配不好，弹体机械性能差，往往是破片过碎，有效破片甚少。 所以应提高弹体材料性能，装填高能炸药。 根据迫击炮特点，其发展趋势： 1） 、 提高火力水平 [25] 高科技条件下的作战将具有攻坚性、全纵深性、准确性等特点，这就要求迫击炮在不失其轻便、灵活特性的同时，要谋求更远的射程、更强的杀伤力和更高的精度，使其火力支援具有强大的攻坚性、高度准确性。 （ 1） 小口径向大口径发展 最近几年，一些国家开始用口径较大的迫击炮 (如 120毫米迫击炮 )取代口径较小的迫击炮 (如西方的 8l毫米迫击炮和东方的 82毫米迫击炮 )。 在美国，射程和杀伤力已显不足的 M30式 107毫米线膛迫击炮系统正逐步被新型 120毫米迫击炮系统所取代，以提高武器的射程和杀伤力。 （ 2） 单一身管向多管发展 迫击炮在加大炮管直径时，必然要增加武器重量，这使得机动能力受到影响。 中北大学 2020 届毕业设计说明书 第 9 页 共 33 页 为了进一步提高突击力和机动性，一些先进国家正在积极研制、装备多管迫击炮。 最近，奥地利在研究一种新式迫击炮。 这种武器把 4门 120毫米迫击炮的炮管排在一起，上部用框架固定，下部装在一个特别大的长方形座钣上。 炮管长约 3米，座钣尺寸为 2米 1 米。 行军时， 4门火炮一起向上翻转，架在一辆军用卡车的后车厢上，炮手和炮弹也一起在车上，可以在战场上快速行驶。 进入发射阵地后，通过液压控制装置，将火炮随同尾部座钣一起缓缓向后落下， 4根炮管稳固地耸立在地面。 这时由两名炮手从炮口装填炮弹，一名炮手操作武器。 它可以在 1秒钟内同时发射出 4发炮弹，攻击 11公里远的目标，完成射击任务后， 90秒钟就可以撤出阵地，转移到另一阵地继续战斗。 用 3门这样的迫击炮组成一 个炮兵排进行快速射击，一次可发射 12发炮弹，覆盖 150米 100米的面积，相当于一个 105毫米迫弹炮营的火力。 （ 3） 人工操作式向机械自动式发展 自动迫击炮主要是装备适合迫击炮使用的计算机，设置车辆导向装置、自动瞄准装置、水平调整装置和自动装填装置，从而提高发射速度和反应能力。 俄军的 2B2C9式 82毫米自动迫击炮是其中的佼佼者。 该炮的口径 82毫米 ,炮身长约 1米，战斗全重约 800公斤，高低射界 0～ 80度，方向射界 20度，间接瞄准的最大射程 5公里，最小射程 100米，直接瞄准的距离 1公里，最大射速 120发 /分，实际射速 60发 /分。 该炮主要采取了 3项新技术：第一，它改变了传统的炮管加座钣的结构，采用迫弹炮的结构，加装反后坐装置和开架式炮架；其次，它采用了自动装弹机构，在火炮一侧装有自动装弹箱，一次可装 4发炮弹，这样不但减轻了炮手的劳动强度，而且大大提高了射击速度；第三，它采用了特殊的构造，不但可以用弯曲弹道攻击障碍物背后的目标，而且可以用平直低伸的弹道，向近距离的装甲目标进行直接瞄准射击。 2） 、 提高自身生存能力 [25] 生存能力提高的意义不仅仅在于人员、武器装备的安全，更是炮兵支援步兵对敌战斗及至影响战 斗全局胜利的关键。 （ 1） 钢质火炮向复合材料发展 在很长一段时间里，各国一直在努力减轻迫击炮系统的重量，这对便携式迫击炮系统来说是很关键的。 目前，美国洛克希德与宇航公司已用复合材料制造了一种120毫米迫击炮的样炮。 这种采用复合材料制造的迫击炮比传统钢制的更轻而且坚固。 该炮全重只有 ，比钢制炮 ( )减轻了 60%，可一人携带，特别中北大学 2020 届毕业设计说明书 第 10 页 共 33 页 适合于快速反应、空降、突击队或特种部队使用。 除重量轻外，它还提高了性能，减少了后勤供应和维修工作量，并降低了全寿命费用。 （ 2） 暴露性射击向隐蔽性射击发展 迫击炮 通常伴随步兵，许多迫击炮在射击的时候常常发出强烈的声响、火光和烟尘，在作战时距敌前沿较近，这就容易暴露发射阵地，遭到敌人的火力压制。 因此很多国家正在着手改善迫击炮的隐蔽性，研制射击时尽可能地减小声响、火光等痕迹的无声迫击炮，以适合于侦察部队和在敌后作战的步兵分队使用。 比利时正在研究一种 NR8113型迫击炮。 它的独特之处是在炮管中装有一根长杆，而炮弹的后部则增加了一个活动的空心圆筒，发射时没有火光和烟雾从炮口泄出来，也减小了射击时的声响，不易被敌人探测到发射阵地的位置，从而起到隐形作用 [26]。 （ 3） 人工扛 运向自主行走发展 提高迫击炮在现代作战中的机动性，不仅是提高自身生存能力的需要，而且也是保证能够伴随迅速运动的装甲部队和机械化部队、为步坦分队提供及时必要的火力支援的需要。 因此，各国军队正在集中力量研制、装备自行迫击炮。 这些自行迫击炮都是以车辆 (轮式或覆带式 )的底盘作为底钣的，因而在作战时，既能发射后迅速撤离发射阵地，又能跟上坦克、步兵战车等机械化分队的行动。 其典型代表是美军 TMUASl20毫米自行迫击炮、德国 “美洲狮 ”120毫米自行迫击炮等。 （ 4） 无防护向装甲防护发展 自行迫击炮都是炮口装填，车顶为敞开 式，或者射击时打开顶盖，使炮手上半身露在外边，缺乏装甲防护能力。 为解决自行迫击炮装甲防护能力较弱的问题，目前各国都在着力研制具有一定防护能力的装甲迫击炮。 这种迫击炮一般都采用炮塔和后膛装填结构。 如德国研制的一种 120毫米自行迫击炮采用后膛装填方式和旋转弹轮，武器的下方支撑点是固定的，上方支撑点采用两个能互相独立旋转的球拱结构。 采用后膛装填方式和旋转弹轮，可较好地解决装甲防护问。