張小石，李彥宇，王憲升，喻翔，張強

（重慶建設(shè)工業(yè)（集團）有限責(zé)任公司，重慶 400054）

手槍是能夠在50～100m有效射程內(nèi)狙殺有生目標(biāo)的制式武器。手槍由于短小精悍，便于攜帶，能突然射擊，一直被受到各國軍隊和警察的青睞，特別是指揮干部、航天員以及公安人員等大量使用。隨著時代的發(fā)展，對原有手槍進行了拓展升級，演變出許多新的槍族系列，如勃朗寧系列、格洛克系列，其中格洛克可以連發(fā)射擊使其性能得到大幅度提高。格洛克手槍上加上卡賓套可以當(dāng)沖鋒槍用。該手槍在擊發(fā)時的工作原理為槍管短后坐，目的是減小后坐力，提高射擊精度，借助Adams軟件對該手槍進行動力學(xué)分析，能夠更好地理解該手槍在后坐和復(fù)進過程時中套筒和槍管運動的情形。

1 工作原理

在擊發(fā)時，槍管和套筒處于閉鎖狀態(tài)準(zhǔn)備后坐，在套筒后坐的過程中，拉殼鉤把彈殼從槍管里抽出來。然后，向后運動的槍管受到限制停止后坐，而套筒則繼續(xù)后坐，直到套筒與槍管之間的距離達到足夠供彈為止。

槍管與套筒一起復(fù)進到位，開鎖后，向后運動的槍管受到限制并被扣住而暫時停止運動，而套筒單獨后坐與復(fù)進，快復(fù)進到前方位置時鎖住槍管，并與槍管一起復(fù)進，隨后完成閉鎖動作并復(fù)進到位。一般情況下，身管和閉鎖構(gòu)件共用一根復(fù)進簧。

2 動力學(xué)模型的建立

2.1 基本假設(shè)

由于手槍在擊發(fā)的過程中，零部件間的相互受力和相對運動比較復(fù)雜，在建立adams模型的時候抓住主要影響因素，忽略次要影響因素，在不影響模型的合理性的基礎(chǔ)上，做出以下假設(shè)：（1）手槍中的個構(gòu)件作剛體處理。（2）不考慮人體的緩沖作用，機匣與地固定。（3）仿真過程中，忽略了一些不參加機構(gòu)動作的零件。（4）內(nèi)道道解算過程中遵循火藥燃燒的基本假設(shè)。

2.2 動力學(xué)模型的建立

將在UG中建好的三維手槍模型導(dǎo)入ADAMS中，在NX.11中將三維實體模型以step中性格式文件形式保存，在adams2018中將step格式文件打開并進行動力學(xué)仿真，按照手槍射擊時的運動約束和受力情況，分別對手槍adams2018模型添加約束和施加載荷，如圖1所示。該手槍的動力學(xué)模型如圖1所示。該仿真模型中共有：4個單點力、3個彈簧阻尼器、1個仿真腳本、3個樣條曲線、1個傳感器。

2.3 內(nèi)彈道的分析計算

圖1 手槍動力學(xué)模型

根據(jù)內(nèi)彈道相關(guān)理論，解算出的膛壓曲線最大值為210MPa，在0.5ms時膛壓已經(jīng)降到30MPa，此時，彈丸速度為350m/s，在槍管里走過300mm的長度。在2.5ms時，彈丸的速度達到平穩(wěn)的400m/s，可以判斷此時彈丸已經(jīng)離開槍口。通過matlab解算出的內(nèi)彈道數(shù)據(jù)，保存成.txt文件。通過樣條曲線的形式導(dǎo)入ADAMS軟件中，并用ADAMS中的AKISPL函數(shù)將膛壓曲線換算成膛底合力曲線，將套筒通過模型分割準(zhǔn)確的將膛底合力曲線通過單點力的形式加到套筒的彈底窩處。

2.4 載荷的施加

在手槍實際射擊過程中，槍機承受的力很多，本文中主要考慮有槍膛合力、抽殼阻力的施加。槍膛合力通過AKISPL函數(shù)施加，在此主要分析抽殼力出現(xiàn)時機，在內(nèi)彈道后效期結(jié)束時出現(xiàn)抽殼力，本文的參考時間為2.5ms，是通過IF函數(shù)完成抽殼力的施加。

3 仿真分析

經(jīng)查詢資料可知國產(chǎn)9mm某型手槍槍機速度試驗數(shù)據(jù)：最大后坐速度6.16m/s、后坐到位速度4.02m/s、復(fù)進開始速度-0.67m/s（其中負(fù)號代表反方向）、復(fù)進到位速度-2.56m/s。該手槍槍機速度仿真數(shù)據(jù)整理：最大后坐速度6.76m/s、后坐到位速度4.93m/s、復(fù)進開始速度-0.165m/s、復(fù)進到位速度-2.07m/s。改變槍機質(zhì)量分析槍機的速度、位移曲線如圖2、3所示。

本文仿真數(shù)據(jù)如下：槍機150g循環(huán)時間37.7ms、最大后坐速度7.32m/s、后坐到位速度5.20m/s、復(fù)進開始速度-0.114m/s、復(fù)進到位速度-2.287m/s。槍機180g循環(huán)時間39.8ms、最大后坐速度6.67m/s、后坐到位速度4.48m/s、復(fù)進開始速度-0.22m/s、復(fù)進到位速度-2.176m/s。槍機250g循環(huán)時間45.3ms、最大后坐速度5.41m/s、后坐到位速度3.16m/s、復(fù)進開始速度-0.156m/s、復(fù)進到位速度-1.974m/s。通過對上述數(shù)據(jù)的分析，槍機質(zhì)量增加100g，槍機的自動循環(huán)時間延遲了7.6ms，在4個速度中最大后坐速度顯得尤為重要，其中最大后坐速度減小了1.91ms。顯而易見，通過仿真可以看出，增加槍機質(zhì)量能夠有限地降低槍機的最大后坐速度。

圖2 槍機質(zhì)量改變時，槍機運動速度曲線

圖3 槍機質(zhì)量改變時，槍機運動位移曲線

4 結(jié)語

（1）槍機的開鎖速度6.76m/s，后坐到位速度4.93m/s，復(fù)進開始的速度0.165m/s復(fù)進到位的速度2.07m/s，可見仿真結(jié)果與試驗情況相一致。（2）在自動機循環(huán)時間可控的范圍內(nèi)，增大槍機質(zhì)量可以降低槍機的后坐速度。通過手槍位移、速度的動力學(xué)分析，能夠更好地理解該手槍在后坐和復(fù)進過程中槍機的運動情形。