魏波+劉子玥

摘要：本文以一維彈道修正彈小型化為目的，探索了D形阻力機構(gòu)應(yīng)用在小口徑榴彈上的可行性，從機構(gòu)運動特性和氣動力特性兩個方面對其性能進行了數(shù)值仿真，驗證了其可行性。

關(guān)鍵詞：一維彈道修正；阻力修正機構(gòu)；氣動力仿真

中圖分類號：TJ430 文獻標(biāo)志碼：A

0 引言

未來我國面臨城市戰(zhàn)場和登陸作戰(zhàn)的可能性越來越大，榴彈發(fā)射器作為單兵輕武器有著越來越重要的意義。榴彈發(fā)射器由于其身管短、重量輕，加上裝藥量不一致，射擊跳角等原因，遠距離射擊落點散布較大，尤其是射程方向的散布。為提高榴彈的射擊精度，近年來“榴彈狙擊”的概念越來越熱，雖然在小口徑榴彈內(nèi)安裝制導(dǎo)模塊的難度很大，但是隨著彈道修正彈技術(shù)的發(fā)展，將彈道修正彈，尤其是一維彈道修炸彈小型化是提高榴彈發(fā)射器命中精度的有效手段。

傳統(tǒng)榴彈的初速誤差和身管跳角誤差在發(fā)射前是不確定的。發(fā)射后雖然誤差可以探知，但是彈道卻已無法改變。但若是加裝一套“剎車”裝置，即阻力機構(gòu)，只要在正確的時機展開，即可控制最終射程，靠射程的減小量達到增大射程落點密集度的目標(biāo)。這就是一維彈道修正彈的原理。

一維彈道修正技術(shù)若要應(yīng)用在小口徑榴彈，就要解決彈道探測問題和阻力機構(gòu)小型化的問題。尤其是為保證一定殺傷能力的情況下阻力機構(gòu)不能太大，而且還要增阻能力強，且結(jié)構(gòu)簡單。

目前國際上已經(jīng)有三片花瓣形、槳形、虹膜形、傘形、D形等幾種原理的阻力機構(gòu)。其中D形阻力機構(gòu)體積小、結(jié)構(gòu)簡單且展開可實現(xiàn)同步，特別適合小口徑榴彈使用。

1機構(gòu)簡介

針對35mm榴彈發(fā)射器對D形阻力機構(gòu)進行了重新設(shè)計。首先設(shè)計四個形狀相同阻力片，四個阻力片可以在前后導(dǎo)板的凹槽里滑動，凸輪板轉(zhuǎn)動帶動銷的在凸輪滑槽上運動，由于銷使四個阻力片緊貼在前后導(dǎo)板上，所以銷的運動將帶動四個阻力片在滑槽中前后伸展。銷在結(jié)構(gòu)固定中帶動阻力片運動，起著至關(guān)重要的作用，在設(shè)計中采用雙圓柱錯開的設(shè)計理念，便于安裝，保證定位精度和連接的緊固性。為了能夠得到足夠的展開面積并且不大于彈丸定心部截面積，在設(shè)計中對D型環(huán)阻力機構(gòu)中的阻力片進行了改動。應(yīng)阻力片勻速同時展開的設(shè)計要求，在凸輪板上畫出阿基米德螺線如圖2所示。

機構(gòu)為雙層四片式結(jié)構(gòu)，機構(gòu)原理：展開前，四個阻力片通過拔銷器與與彈體鎖緊，扭簧套在軸上與阻力片連接，處于壓縮狀態(tài)。當(dāng)接受到機構(gòu)啟動信號后，拔銷器通過內(nèi)部火藥燃燒實現(xiàn)拔銷動作。四個阻力片在扭簧和離心力的作用下展開，由于凸輪板上凹槽以及扭簧的限制，當(dāng)阻力機構(gòu)達到最大展開面積時，阻力片位置將被鎖死，機構(gòu)工作結(jié)束。

2 修正機構(gòu)運動仿真

用多剛體動力學(xué)軟件對機構(gòu)運動特性仿真。模型體現(xiàn)了阻力機構(gòu)解鎖瞬間的狀態(tài)。阻力片材料設(shè)定為鋁。由于簡化了彈體，就要把彈體的轉(zhuǎn)動慣量等效在簡易彈體上，由于彈體的轉(zhuǎn)動慣量遠大于阻力片的轉(zhuǎn)動慣量，要將彈體轉(zhuǎn)動慣量等效在殼體上，設(shè)置前后擋板質(zhì)量無窮大。彈軸與地面繞彈軸轉(zhuǎn)動副連接，并以以12000rad/min（72000°/s）為初速繞彈軸按照右旋規(guī)律轉(zhuǎn)動。分別定義四個阻力片繞彈沿擋板移動副連接，四個銷分別與阻力片固定連接，前后導(dǎo)板固定連接。凸輪板繞彈軸轉(zhuǎn)動，凸輪板分別與銷定義接觸。

觀察圖像看到阻力片1、2和阻力片3、4相對彈體質(zhì)心的起始距離不同，因為阻力片1、3與阻力片2、4不在同一層，所以相對于彈體質(zhì)心距離存在偏差。該機構(gòu)展開同步性非常好，從解鎖機構(gòu)到完全展開用時1.3ms，機構(gòu)響應(yīng)時間短。

3 修正彈氣動力仿真

將機構(gòu)安裝在小口徑榴彈上，研究修正機構(gòu)對彈丸氣動力的影響。計算模型如圖8所示。建立彈體表面空氣域模型，并劃分102萬非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。阻力機構(gòu)的主要性能體現(xiàn)在增阻能力，故重點監(jiān)測模型阻力系數(shù)。

阻力系數(shù)計算結(jié)果如表1所示，機構(gòu)展開后阻力系數(shù)比達到3倍以上，增阻效果令人滿意。

4 結(jié)論與展望

本文從機構(gòu)運動特性和氣動力特性兩個角度說明了D形阻力機構(gòu)應(yīng)用在小口徑一維彈道修正彈上的可行性，對于阻力機構(gòu)對外彈道的影響和修正彈戰(zhàn)術(shù)使用還需進一步研究。

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基金項目：海軍大連艦艇學(xué)院科研發(fā)展基金資助項目